操作系統(tǒng)第二版第三章課后習(xí)題答案

1、第三章 死鎖 作業(yè)答案1，3，9，11，13，14, 161. 什么是死鎖？試舉出一個(gè)生活中發(fā)生死鎖的例子。參考答案：所謂死鎖，是指在一個(gè)進(jìn)程集合中的每個(gè)進(jìn)程都在等待僅由該集合中的另一個(gè)進(jìn)程才能引發(fā)的事件而無(wú)限期地僵持下去的局面。（也可以是：多個(gè)進(jìn)程因競(jìng)爭(zhēng)資源而造成的一種僵局，若無(wú)外力作用這些進(jìn)程都將永遠(yuǎn)不能再向前推進(jìn)。）舉例：1）書(shū)中例子“兩輛汽車過(guò)窄橋發(fā)生沖突” 2）公共汽車到站，車上的人要下車，車下的人要上車，擠在車門口。結(jié)果是車上的人下不來(lái)，車下的人上不去。3. 發(fā)生死鎖的四個(gè)必要條件是什么？參考答案：發(fā)生死鎖的四個(gè)必要條件是：互斥條件、占有且等待條件、不可搶占條件和循環(huán)等待條件。9.

2、 設(shè)想有一條帶閘門的運(yùn)河，其上有兩座吊橋，它們?cè)谝粭l公路上，運(yùn)河和公路的交通都是單方向的。河上的交通工具是輪船。當(dāng)輪船距A橋100m時(shí)就鳴笛警告，若橋上無(wú)車輛，吊橋就吊起，直至輪船尾部過(guò)橋?yàn)橹?。?duì)吊橋B也做同樣處理。設(shè)輪船的長(zhǎng)度為200m。車輛和輪船任意前進(jìn)時(shí)，是否會(huì)發(fā)生死鎖？若會(huì)，說(shuō)明理由。怎樣發(fā)現(xiàn)？并請(qǐng)?zhí)岢鲆环N防止死鎖的辦法。參考答案：會(huì)產(chǎn)生死鎖。當(dāng)輪船距A橋100m時(shí)鳴笛警告，此時(shí)若橋上無(wú)車輛，吊橋就吊起，但是B橋上有車輛，而且由于A橋吊起，車輛無(wú)法前進(jìn)，B橋上的車輛無(wú)法下橋。于是，輪船和車輛都不能前進(jìn)，造成死鎖現(xiàn)象。一種防止死鎖的辦法是：當(dāng)輪船距A橋100m時(shí)就鳴笛警告，車輛不能再上B

3、橋。當(dāng)B橋上無(wú)車輛時(shí)，就吊起B(yǎng)橋；然后，當(dāng)A橋上無(wú)車輛，則吊起A橋。輪船通過(guò)A橋和B橋后，兩個(gè)吊橋放下，車輛可以通行。（該方法相當(dāng)于資源有序分配，也可以采用資源預(yù)分配策略，即同時(shí)吊起A、B兩橋的方法，資源利用率相對(duì)較低。）11. 死鎖和“饑餓”之間的主要差別是什么？參考答案：處于死鎖狀態(tài)的進(jìn)程都占有一定的資源，而處于饑餓狀態(tài)的進(jìn)程永遠(yuǎn)都得不到所申請(qǐng)的資源死鎖是一種僵局，在無(wú)外力干預(yù)下，處于死鎖狀態(tài)的全部進(jìn)程都不能前進(jìn)，即它們都處于阻塞態(tài)，可能造成整個(gè)系統(tǒng)癱瘓；而出現(xiàn)饑餓時(shí)系統(tǒng)照常運(yùn)行，只是某個(gè)或某幾個(gè)進(jìn)程永遠(yuǎn)也不能得到所需的全部服務(wù)造成死鎖的根本原因是資源有限且使用不當(dāng)；而造成饑餓的原因是資源

4、分配策略或調(diào)度策略不合適，如果采用先來(lái)先服務(wù)的資源分配策略就可以避免饑餓。發(fā)生死鎖時(shí)，一定至少有一個(gè)資源被無(wú)限期地占用而得不到釋放；而饑餓出現(xiàn)時(shí)，系統(tǒng)中的每個(gè)資源占有者都在有限的時(shí)間內(nèi)釋放它所占用的資源。13. 設(shè)有三個(gè)進(jìn)程P1,P1,P3，各按如下所示順序執(zhí)行程序代碼：進(jìn)程P1 進(jìn)程P2 進(jìn)程P3¯¯¯P(s1) P(s3)P(s2)P(s2) P(s1)P(s3) V(s1) V(s3)V(s2)V(s2) V(s1)V(s3)¯¯¯其中s1,s2,s3是信號(hào)量，且初值均為1.在執(zhí)行時(shí)能否產(chǎn)生死鎖？如果可能產(chǎn)生死鎖，請(qǐng)說(shuō)明在什么情

5、況下產(chǎn)生死鎖？并給出一個(gè)防止死鎖產(chǎn)生的修改辦法。參考答案：可能產(chǎn)生死鎖。當(dāng)進(jìn)程P1執(zhí)行P(s1)，進(jìn)程P2執(zhí)行P(s3)，進(jìn)程P3執(zhí)行P(s2)后，三個(gè)資源（即信號(hào)量s1,s2,s3）被三個(gè)進(jìn)程分別占用，接下來(lái)任何一個(gè)進(jìn)程都無(wú)法得到所申請(qǐng)的資源，于是都無(wú)限地循環(huán)等待，造成死鎖。一個(gè)防止死鎖產(chǎn)生的辦法是：進(jìn)程申請(qǐng)信號(hào)量時(shí)，按序申請(qǐng)，如圖： 進(jìn)程P1 進(jìn)程P2 進(jìn)程P3¯¯¯P(s1) P(s1)P(s2)P(s2) P(s3)P(s3) V(s1) V(s1)V(s2)V(s2) V(s3)V(s3)¯¯¯這里是按s1,s2,s3順序申

6、請(qǐng)信號(hào)量，也可按相反順序申請(qǐng)，即s3,s2,s1另外，也可以采用資源預(yù)分配策略（同時(shí)申請(qǐng)兩個(gè)信號(hào)量）防止死鎖發(fā)生。還有的同學(xué)回答：將P3申請(qǐng)順序改為P(s3)，P(s2)也可以防止死鎖發(fā)生14. 設(shè)進(jìn)程對(duì)資源的申請(qǐng)和釋放可在任何時(shí)刻進(jìn)行，如果有一個(gè)進(jìn)程所申請(qǐng)的資源不能馬上滿足，則查看所有因等待資源而封鎖的進(jìn)程，如果它們占有的資源是申請(qǐng)進(jìn)程所需要的，則強(qiáng)行將這些資源取出分給申請(qǐng)進(jìn)程。設(shè)系統(tǒng)中有三類資源，所有可用資源依次為4個(gè)、2個(gè)和2個(gè)，表示為（4,2,2）。進(jìn)程A占有資源（2,2,1），進(jìn)程B占有（1,0,1）。若A有請(qǐng)求資源(0,0,1)，被封鎖。此時(shí)，若進(jìn)程C申請(qǐng)資源(2,0,0)，它可分

7、到剩余資源(1,0,0)，且從進(jìn)程A中取走一個(gè)資源(1,0,0)，從而滿足C的要求，但此時(shí)A的占有資源為(1,2,1)，而A的需求資源成為(1,0,1)。 這種資源分配方式會(huì)導(dǎo)致死鎖嗎？若會(huì)，請(qǐng)舉一例；若不會(huì)，請(qǐng)說(shuō)明產(chǎn)生死鎖的哪個(gè)必要條件不成立？ 這種方式會(huì)使某些進(jìn)程無(wú)限地等待下去嗎？為什么？參考答案： 這種資源分配方式不會(huì)導(dǎo)致死鎖。因?yàn)檫@是一種搶占式分配資源方式，它破壞了產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件之一，即不可搶占條件。這種方式會(huì)使某些進(jìn)程無(wú)限地等待下去。因?yàn)槟硞€(gè)進(jìn)程如果需要的資源較多，系統(tǒng)當(dāng)前不能滿足其要求，則它被封鎖。然而后續(xù)的進(jìn)程接連搶走該進(jìn)程所分到的資源，使之回到初始狀態(tài)，該進(jìn)程始終得不到

8、所需的全部資源，出現(xiàn)“饑餓”現(xiàn)象。16.設(shè)系統(tǒng)中有三種類型的資源(A,B,C)和五個(gè)進(jìn)程(P1,P2,P3,P4,P5),A資源的數(shù)量為17，B資源的數(shù)量為5，C資源的數(shù)量為20.在T0時(shí)刻系統(tǒng)狀態(tài)如表3-9所示。系統(tǒng)采用銀行家算法來(lái)避免死鎖。 T0時(shí)刻是否為安全狀態(tài)？若是，請(qǐng)給出安全序列。 在T0時(shí)刻，若進(jìn)程P2請(qǐng)求資源(0,3,4)，能否實(shí)現(xiàn)資源分配，為什么？ 在的基礎(chǔ)上，若進(jìn)程P4請(qǐng)求資源(2,0,1)，能否實(shí)現(xiàn)資源分配，為什么？ 在的基礎(chǔ)上，若進(jìn)程P1請(qǐng)求資源(0,2,0)，能否實(shí)現(xiàn)資源分配，為什么？ 進(jìn)程最大資源需求量已分配資源數(shù)量系統(tǒng)剩余資源數(shù)量A B CA B CA B CP1P

9、2P3P4P55 5 95 3 64 0 114 2 54 2 42 1 24 0 24 0 52 0 43 1 42 3 3參考答案： T0時(shí)刻的安全序列先求出Need和Work進(jìn)程最大需求MAX已分配AllocationNeedA B CA B CA B CP1P2P3P4P55 5 95 3 64 0 114 2 54 2 42 1 24 0 24 0 52 0 43 1 43 4 71 3 40 0 62 2 11 1 0A(17)、B(5)、C(20)Work=(2,3,3) 進(jìn)程Work剩余數(shù)Allocation已經(jīng)給多少Need還要多少W+AFinishA B CA B

10、 CA B CA B CP5P4P3P2P12 3 35 4 77 4 1111 4 1615 4 183 1 42 0 44 0 54 0 22 1 21 1 02 2 10 0 61 3 43 4 75 4 77 4 1111 4 1615 4 1817 5 20TTTTT T0時(shí)刻是安全狀態(tài)，因?yàn)榇嬖谝粋€(gè)安全序列（P5,P4,P3,P2,P1）。 在T0時(shí)刻，若進(jìn)程P2請(qǐng)求資源(0,3,4)，不能實(shí)現(xiàn)資源分配。因?yàn)槭Ｓ噘Y源數(shù)量Available（2,3,3）< Request2(0,3,4) 在的基礎(chǔ)上，若進(jìn)程P4請(qǐng)求資源(2,0,1)，能實(shí)現(xiàn)資源分配。P4：Request(2,0

11、,1) < Available（2,3,3）P4：Request(2,0,1) < Need4（2,2,1）假設(shè)可以分配，修改相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)程AllocationNeedAvailableA B CA B CA B CP1P2P3P4P52 1 24 0 24 0 54 0 53 1 43 4 71 3 40 0 60 2 01 1 00 3 2執(zhí)行安全性算法：進(jìn)程Work剩余數(shù)Allocation已經(jīng)給多少Need還要多少W+AFinishA B CA B CA B CA B CP4P5P3P2P10 3 24 3 77 4 1111 4 1615 4 184 0 53 1 44 0

12、 54 0 22 1 20 2 01 1 00 0 61 3 43 4 74 3 77 4 1111 4 1615 4 1817 5 20TTTTT有安全序列（P4 P5 P3 P2 P1 ） 可以分配 在的基礎(chǔ)上，若進(jìn)程P1請(qǐng)求資源(0,2,0)，能否實(shí)現(xiàn)資源分配,為什么？P1 ：Request(0,2,0) < Available（0,3,2）P1 ：Request(0,2,0) < Need1（3,4,7）修改相關(guān)數(shù)據(jù)：進(jìn)程AllocationNeedAvailableA B CA B CA B CP1P2P3P4P52 3 24 0 24 0 54 0 53 1 43 2 71 3 40 0 60 2 01 1 00 1 2（0,1,2）不能滿足任何進(jìn)程的需要，無(wú)法找到安全序列 不能分配主要問(wèn)題：1. 什么是死鎖？試舉出一個(gè)生活中發(fā)生死鎖的例子。 沒(méi)有舉例子 線程、進(jìn)程、CD-ROM9. 設(shè)想有一條帶閘門的運(yùn)河，其上有兩座吊橋.，