资源管理概述
资源的静态（作业）&动态分配（进程）
虚拟资源（通过抽象与管理，把物理资源"虚拟化"后呈现给用户或进程使用的逻辑资源）
&物理资源（计算机硬件中真实存在的资源）
| 虚拟资源 | 对应的物理资源 | 实现机制 |
|---|
|-------|-----|-------------------|
| 虚拟处理器 | CPU | 调度算法（时间片轮转、优先级调度） |
|------|---------|---------------------------|
| 虚拟内存 | 主存 + 磁盘 | 地址映射、分页（Page）、分段（Segment） |
|------|-----|-------------|
| 虚拟文件 | 磁盘块 | 文件系统抽象、缓存机制 |
|------|-----------|-------------------|
| 虚拟设备 | 各种 I/O 设备 | 设备驱动程序、缓冲区管理、系统调用 |
资源分配的机构
资源描述器
定义：描述各类资源的最少分配单位的数据结构
**资源信息块：**描述某类资源的请求者、可用资源和资源分配程序等必要信息的数据结构
访问磁盘调度
组成：磁道、扇区、柱面（所有盘片上相同编号的磁道集合）、磁头
磁盘访问时间： 寻道时间 + 旋转延迟 + 传输时间
寻道时间：磁头移动到目标磁道所需时间
旋转延迟：磁头移动到目标磁道所需时间
传输时间：实际读/写数据的时间
其中，寻道时间的占比最大，因此调度算法的主要目的：
减少平均寻道时间。
常见磁盘调度算法：
- FCFS 按照请求到达的顺序服务，简单公平，但平均寻道时间长。
- SSTF 最短寻道时间优先：优先选择与当前磁头位置最近的请求。可能导致远处的请求长时间得不到响应
- SCAN 电梯调度算法 ：磁头像电梯一样来回移动，按一个方向依次处理请求，走到尽头再反向。缺陷是较远一侧请求可能延迟。
- CSCAN 循环扫描算法：只向一个方向移动（如从小到大），到尽头后直接回到起点，不处理回程请求，使每个请求等待时间更均匀，缺点是会有回程空转。
- LOOK/CLOOK 类似 SCAN / CSCAN，但磁头不会到磁盘尽头，而是到最后一个请求的位置就折返
死锁
定义：多个并发进程中，自身持有 某个资源而又相互等待 对方的资源，造成这些进程都无法执行的情况
图解：
折线图：
进程------资源分配图：
注：p指向r表示进程p申请资源未得到处于等待，r指向p表示资源r已被进程p占用。图二表示死锁。
产生必要条件：
互斥、不剥夺（非抢占）、占用并等待（部分分配）、环路（循环等待）
解决办法：破坏四个必要条件
预防死锁：
- 静态分配策略 一次性为选中的作业分配一直使用的资源，直至该作业完毕。破环部分分配。缺陷是程序运行之前很难提出所有需要占用的设备，以及资源利用率下降
- 有序资源分配 对所有资源进行唯一编号，申请时按升序进行申请，破坏环路。
避免死锁：
- 银行家算法
当一个进程提出资源请求时：
-
系统先试分配给它；
-
然后检查系统是否处于"安全状态（Safe State）"；
-
若安全，则正式分配；
-
若不安全，则拒绝请求，让进程等待。
银行家算法的数据结构：
1*m向量，available，各资源的使用情况，3个n*m矩阵（线程数*资源数）最大需求量 ，已分配给各进程的资源数 ，尚需的资源量
安全状态定义：
系统中存在一个进程序列P1,P2,...,Pn，
使得对于每个进程 Pi，它的需求都能被当前系统资源满足，则称系统处于安全状态。
若无此序列，系统处于不安全状态
不做最小需求优化！只要可以被分配就试探
算法流程：
安全性算法
银行家算法：
- 检查合法性 判断requset[i] <= need[i] && request[i] <= available[i]
- 检查资源可用性
- 试探分配 该项资源被占用后仍然可以找到安全序列
- 安全->正式分配；不安全->撤销试探，等待
死锁的检测与解除
通心面问题：5个人，5把叉，
解决办法：至多四个人吃；取叉子顺序（打破环路）等两把叉子，否则一个也不拿（破环部分分配）
例题：
v0：优先想到，一次性资源分配，船要过时AB同时p，车同理，缺点是并发度太低，因为AB利用率不高。
v1：利用弯道：提前得知弯道大小，B未升起时可以先到B，等待A放下。改进空间：同类进程不必互斥。
v1.1：给要过的船和车一个数量信号灯，当前有车/船在过时一直过