操作系統(tǒng)資源管理技術(shù)

資源管理

眾所周知，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都包含各種各樣的硬件和軟件資源，操作系統(tǒng)的 主要任務(wù)之一是對(duì)資源進(jìn)行管理，在相互競(jìng)爭(zhēng)的應(yīng)用程序之間有序的控制軟硬件資源的分配、使用和回收，使資源能夠在多個(gè)程序之間共享。由于物理資源有限，而競(jìng)爭(zhēng)資源的應(yīng)用程序過(guò)多，必須很好地解決物理資源數(shù)量不足的和合理分配資源這兩個(gè)問(wèn)題。要實(shí)現(xiàn)資源的易用性，只能借助系統(tǒng)所提供的功能或者其他設(shè)施來(lái)控制與使用。從更高的層次來(lái)看，操作系統(tǒng)將物理計(jì)算機(jī)的功能加以擴(kuò)展，使之成為接口好、功能強(qiáng)、效率高、易使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，但是這種是邏輯上的，也就是我們常說(shuō)的虛擬機(jī)。這里將結(jié)合所學(xué)的三種操作系統(tǒng)資源管理技術(shù)：復(fù)用、虛擬和抽象來(lái)探討一下。

資源復(fù)用

什么叫資源復(fù)用呢？由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物理資源是寶貴和稀有的，操作系統(tǒng)讓眾多進(jìn)程（在一臺(tái)虛擬機(jī)運(yùn)行的程序）共享物理資源，這種資源共享稱為資源復(fù)用。 通過(guò)適當(dāng)復(fù)用可以創(chuàng)建虛擬資源和虛擬機(jī)，以解決物理資源數(shù)量不足問(wèn)題。物理資源的復(fù)用共享有兩種基本方法：空分復(fù)用共享和時(shí)分復(fù)用共享。

1）空分復(fù)用共享

顧名思義，空分就是按照空間來(lái)劃分，表明資源可以從“空間”上分割成更小的單位供進(jìn)程使用,也就是說(shuō)能將資源的不同單位同時(shí)分給不同的進(jìn)程。內(nèi)存和外存就是空分復(fù)用的典型例子，多個(gè)進(jìn)程可以同時(shí)進(jìn)入內(nèi)存，在內(nèi)存中存放若干進(jìn)程的運(yùn)行效率比進(jìn)存放一個(gè)進(jìn)程的效率要高。

2）時(shí)分復(fù)用共享

顧名思義，空分就是按照時(shí)間來(lái)劃分，表明資源可以從“時(shí)間”上分割成更小的單位供進(jìn)程使用，也就是說(shuō)可以輪流來(lái)使用資源，每個(gè)進(jìn)程獲得這類(lèi)資源后會(huì)占用一段時(shí)間，多個(gè)進(jìn)程則分獨(dú)占式和時(shí)分共享式。進(jìn)程獲得時(shí)分獨(dú)占式資源后對(duì)資源執(zhí)行多個(gè)操作，通常是使用一個(gè)完整周期后才會(huì)釋放，磁帶機(jī)是這類(lèi)資源最典型的例子。時(shí)分共享式資源是指進(jìn)程占用該類(lèi)資源后很可能隨時(shí)被剝奪，被另一個(gè)進(jìn)程搶占使用。

資源虛擬

虛擬又稱虛擬性，是指操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)軟硬件資源進(jìn)行有效管理的技術(shù)和手段，能進(jìn)一步提搞操作系統(tǒng)為用戶服務(wù)的能力和水平。虛擬的本質(zhì)是對(duì)資源進(jìn)行轉(zhuǎn)化、模擬和整合，把一個(gè)物理資源轉(zhuǎn)變成多個(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物，也可以把多個(gè)物理資源變成單個(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物，也就是創(chuàng)建無(wú)需共享的多個(gè)獨(dú)占資源的假象，或創(chuàng)建易用且多于實(shí)際物理資源數(shù)量的虛擬資源假象，以達(dá)到多用戶共享一套計(jì)算機(jī)物理資源的目的。

復(fù)用與虛擬兩者相比較，“復(fù)用”所分割的是實(shí)際存在的物理計(jì)算機(jī)資源，而“虛擬”則實(shí)現(xiàn)假想的虛擬同類(lèi)資源。采用虛擬技術(shù)不僅可以解決物理資源數(shù)量不足的問(wèn)題，而且能夠?yàn)閼?yīng)用程序提供易于使用的虛擬資源并創(chuàng)建更好的運(yùn)行環(huán)境。

虛擬技術(shù)可以用于外部設(shè)備：應(yīng)用程序把組織成文件形式的輸出信息先? 寫(xiě)至虛擬打印機(jī)，然后等輸出信息全部匯聚，再傳送到物理打印機(jī)打印

虛擬技術(shù)可以用于存儲(chǔ)資源: 用來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬內(nèi)存，就是只要某個(gè)程序的運(yùn)行空間超出分給它的可用物理內(nèi)存大小，就會(huì)利用外存+內(nèi)存變成一個(gè)虛存運(yùn)行這個(gè)程序

虛擬技術(shù)可以用于文件系統(tǒng)：使操作系統(tǒng)在VFS（虛擬文件系統(tǒng)）控制下可以同時(shí)支持多種具體文件系統(tǒng)

資源抽象

復(fù)用和虛擬的主要目標(biāo)是解決物理資源數(shù)量不足的問(wèn)題，抽象則用于處理系統(tǒng)復(fù)雜性，重點(diǎn)解決資源易用性。資源抽象是指通過(guò)創(chuàng)建軟件來(lái)屏蔽硬件資源的物理特性和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，簡(jiǎn)化對(duì)硬件資源的操作、控制和使用，資源抽象軟件對(duì)內(nèi)封裝實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，對(duì)外提供應(yīng)用接口。抽象要做得盡可能簡(jiǎn)單些，良好的抽象不但會(huì)使用戶容易理解和使用，又能夠?yàn)槭褂玫蛯佑布峁?qiáng)有力的支持。

抽象技術(shù)也可用于定義和構(gòu)造多層軟件抽象，每層軟件都隱藏下一層的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，從而形成多級(jí)資源抽象，數(shù)據(jù)I/O也依賴于多層抽象。

以上，就是歸納總結(jié)了三種基本的資源管理技術(shù)：復(fù)用、虛擬和抽象。在操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和使用中自始至終貫穿這些技術(shù)的應(yīng)用，采用這些資源管理技術(shù)的目標(biāo)之一是解決物理資源數(shù)量不足和資源易用性的問(wèn)題。好了，此次博客到此結(jié)束，同學(xué)們下次再會(huì)！

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