UGC NET CS 2014 年 12 月 - II | 问题 24

UGC NET CS 2014 年 12 月 - II 中的问题 24 关于操作系统的问题，它涉及到进程调度和死锁问题。针对该问题，程序员需要了解以下内容：

进程调度

进程调度是操作系统的一项重要功能，它的主要目的是合理地利用 CPU 和系统资源，保证不同进程之间的公平性和效率。

常见的进程调度算法包括：

• 先来先服务调度算法（FCFS）
• 短作业优先调度算法（SJF）
• 优先级调度算法
• 时间片轮转调度算法

需要根据系统的实际情况和应用场景，选择合适的进程调度算法，并根据不同进程之间的状态和优先级，采取相应的调度策略。

死锁

死锁是指系统中两个或多个进程，彼此都在等待对方完成某些操作而无法继续执行下去，导致系统整体卡住的现象。死锁可能会导致系统崩溃或变得不稳定。

常见的死锁预防和避免方法包括：

• 避免使用互斥条件
• 避免使用占有且等待条件
• 避免使用不可剥夺条件
• 循环等待条件

需要对系统中的进程或线程，进行合理的调度和资源分配，以避免死锁的发生。

代码实现

以下是一个简单的进程调度和死锁判断的代码实现（Python）：

# 进程调度算法

class Process:
    def __init__(self, id, arrival_time, burst_time, priority):
        self.id = id
        self.arrival_time = arrival_time
        self.burst_time = burst_time
        self.priority = priority

# 先来先服务调度算法
def fcfs(processes):
    processes = sorted(processes, key=lambda x: x.arrival_time)
    current_time = 0
    for process in processes:
        current_time += process.burst_time
    return current_time

# 短作业优先调度算法
def sjf(processes):
    processes = sorted(processes, key=lambda x: x.burst_time)
    current_time = 0
    for process in processes:
        current_time += process.burst_time
    return current_time

# 优先级调度算法
def priority(processes):
    processes = sorted(processes, key=lambda x: x.priority)
    current_time = 0
    for process in processes:
        current_time += process.burst_time
    return current_time

# 时间片轮转调度算法
def rr(processes, quantum):
    current_time = 0
    while True:
        done = True
        for process in processes:
            if process.burst_time > 0:
                done = False
                if process.burst_time > quantum:
                    current_time += quantum
                    process.burst_time -= quantum
                else:
                    current_time += process.burst_time
                    process.burst_time = 0
        if done == True:
            break
    return current_time


# 死锁检测

def is_deadlock(locks, resources):
    work = resources.copy()
    finish = [False] * len(locks)
    while True:
        found = False
        for i in range(len(locks)):
            if finish[i] == False and all([work[j] >= locks[i][j] for j in range(len(resources))]):
                work = [work[j] + resources[j][i] for j in range(len(resources))]
                finish[i] = True
                found = True
        if not found:
            break
    return all(finish)


# 测试代码

if __name__ == '__main__':
    # 进程调度测试用例
    processes = [Process(1, 0, 6, 5), Process(2, 2, 2, 4), Process(3, 4, 3, 3), Process(4, 6, 4, 2), Process(5, 8, 8, 1)]
    print('FCFS:', fcfs(processes))
    print('SJF:', sjf(processes))
    print('Priority:', priority(processes))
    print('RR:', rr(processes, 2))

    # 死锁测试用例
    locks = [[1, 0, 0], [1, 0, 1], [0, 1, 0]]
    resources = [[1, 0, 0], [1, 0, 1], [0, 1, 0]]
    print('Deadlock:', is_deadlock(locks, resources))

代码片段中，实现了常见的进程调度算法和死锁预防方法，程序员可以根据实际需求，进行相应的修改和调试。