[工學(xué)]os_20_設(shè)備管理與io(參考版)
2024-10-21 23:41本頁(yè)面
【正文】 – 該設(shè)備空閑時(shí)，系統(tǒng)從 I/O請(qǐng)求隊(duì)列隊(duì)首取下一個(gè)具有最高優(yōu)先級(jí)進(jìn)程發(fā)來(lái)的 I/O請(qǐng)求命令，并將設(shè)備分配給發(fā)出該命令的進(jìn)程。 – 當(dāng)該設(shè)備空閑時(shí)，系統(tǒng)從該設(shè)備的請(qǐng)求隊(duì)列的隊(duì)首取下一個(gè) I/O請(qǐng)求消息，將設(shè)備分配給發(fā)出這個(gè)請(qǐng)求消息的進(jìn)程。 ? 動(dòng)態(tài)分配 – 當(dāng)進(jìn)程需要設(shè)備時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用命令向系統(tǒng)提出設(shè)備請(qǐng)求，由系統(tǒng)按照事先規(guī)定的策略給進(jìn)程分配所需要的設(shè)備、 I/O控制器和通道，一旦用完之后，便立即釋放； – 動(dòng)態(tài)分配方式有利于提高設(shè)備的利用率； – 如果分配算法使用不當(dāng)，則有可能造成進(jìn)程死鎖。 ? 設(shè)備分配的總原則 – 既要充分發(fā)揮設(shè)備的 使用效率 ，盡可能的讓設(shè)備忙，但又要避免由于不合理的分配方法造成進(jìn)程死鎖； – 還要做到把用戶程序和具體物理設(shè)備隔離開(kāi)來(lái)，即用戶程序面對(duì)的是 邏輯設(shè)備 ，而分配程序?qū)⒃谙到y(tǒng)把邏輯設(shè)備轉(zhuǎn)換成物理設(shè)備之后，再根據(jù)要求的物理設(shè)備號(hào)進(jìn)行分配。 ? 合理的設(shè)備分配需要考慮 3個(gè)因素： – I/O設(shè)備的固有屬性 ? 物理特性－ 獨(dú)占（打印機(jī)）；共享（磁盤） – 分配算法 ? 類似于進(jìn)程調(diào)度算法 – 設(shè)備分配的安全性，分配時(shí)應(yīng)考慮是否會(huì)發(fā)生死鎖，同時(shí)避免各進(jìn)程循環(huán)等待現(xiàn)象的發(fā)生 ? 安全分配方式 – 進(jìn)程發(fā)出 I/O申請(qǐng)便進(jìn)入阻塞狀態(tài)直至 I/O完成被喚醒（請(qǐng)求與保持不成立） ? 不安全分配方式 – 申請(qǐng) I/O之后可繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的 “ 計(jì)算 ” ，不被阻塞，這樣可以并行操作。 通道控制表（ CHCT） 每個(gè)通道一張表，可以掛接多個(gè)控制器。 設(shè)備控制表（ DCT） 系統(tǒng)中每個(gè)設(shè)備都有一張 DCT（由 SDT指向）。 ? 一個(gè)進(jìn)程只有獲得了通道、控制器和所需設(shè)備三者之后，才具備進(jìn)行 I/O操作的物理?xiàng)l件。 get_buf：供進(jìn)程申請(qǐng)緩沖區(qū)用的過(guò)程（或者操作）； put_buf：供進(jìn)程將緩沖區(qū)放入相應(yīng)緩沖區(qū)隊(duì)列的過(guò)程（或操作）。 為每個(gè)隊(duì)列設(shè)置一個(gè)互斥信號(hào)量 S(type)，初值為 1；隊(duì)列緩沖區(qū)資源信號(hào)量 RS(type)；空緩沖區(qū)、輸入滿和輸出滿三個(gè)隊(duì)列初值分別為 n、 0、 0。 緩沖池 緩沖池的組織 緩沖區(qū) i hin 緩沖區(qū) j 緩沖區(qū) k 緩沖區(qū) m sout sin hout 提取輸入 收容輸出 CPU 收容輸入 輸入機(jī) 提取輸出 輸出機(jī) 緩沖池 2021/11/10 27 緩沖池管理 注意 ：由于緩沖隊(duì)列是系統(tǒng)內(nèi)各進(jìn)程所公用的資源，是臨界資源 ， 在多個(gè)進(jìn)程訪問(wèn)一個(gè)隊(duì)列時(shí)應(yīng)該互斥，同時(shí)也需要同步 。 ? 用于提取設(shè)備輸入數(shù)據(jù)的提取輸入緩沖區(qū) si用于收容 CPU輸出數(shù)據(jù)的收容輸出緩沖區(qū) hout。 2021/11/10 26 進(jìn)程從三種隊(duì)列中申請(qǐng)和取出緩沖區(qū)，進(jìn)行存數(shù)、取數(shù)操作，然后再放入相應(yīng)隊(duì)列。 滿輸出數(shù)據(jù)的輸出緩沖隊(duì)列 outq，隊(duì)首指針F(outq)，隊(duì)尾指針 L(outq)。 2021/11/10 25 緩沖池的組織 緩沖池由多個(gè)緩沖區(qū)組成，每個(gè)都可以用于輸入 /輸出，可以分為三種類型隊(duì)列： ? 空緩沖隊(duì)列 emq；隊(duì)首指針 F(emq)，隊(duì)尾指針L(emq)。 ? 公用緩沖區(qū) ， 為所有進(jìn)程所共享 ，即當(dāng)進(jìn)程需要進(jìn)行 I/O時(shí)，需要向系統(tǒng)申請(qǐng)一個(gè)緩沖，系統(tǒng)就在屬于公共的緩沖區(qū)中進(jìn)行分配，造成 按需分配的管理方式， 需建立緩沖池管理。 2021/11/10 24 緩沖池 面向字符 /塊設(shè)備緩沖區(qū)都可以有 兩種屬性 ： ? 私用緩沖區(qū) (專用緩沖區(qū) )：前面介紹的 循環(huán)緩沖就是針對(duì)某一特定設(shè)備的 ，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的問(wèn)題： ? 有大量 I/O操作進(jìn)程因分配緩沖區(qū)不足造成阻塞。這種情況稱為系統(tǒng)受輸入限制。這時(shí)阻塞輸入進(jìn)程，這種情況稱為系統(tǒng)受計(jì)算限制。
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