第二十一讲设备管理之设备分配.doc

第二十一讲 设备管理之设备分配 什么是设备分配？ 为防止诸进程对系统资源的无序竞争，规定系统设备不允许用户自行使用，必须由系统统一分配。 包括：对设备、设备控制器、通道的分配 1 设备分配中的数据结构 引言 在设备分配时，需要的数据结构（表格）为： 设备控制表DCT(device control table) 控制器控制表COCT(controller control table) 通道控制表CHCT（channel control table） 系统设备表SDT(system device table) 设备控制表DCT 系统为每一设备都配置了一张设备控制表，用于记录本设备的情况。如图所示。 控制器控制表、通道控制表和系统设备表 控制器控制表COCT。如下图： 系统为每个控制器都设置了一张用于记录该控制器情况的控制器控制表。 通道控制表CHCT 每个通道都有一张通道控制表。 系统设备表SDT 记录了系统所有设备中各个设备的详细信息。 设备分配时考虑的因素 考虑的因素有：设备的固有属性，设备分配算法，设备分配中的安全性，设备独立性 2.1 设备固有属性 在分配设备时，首先应考虑与设备分配有关的设备属性。设备的固有属性可分为三种：独占性、共享性和虚拟性设备。 独占设备在一段时间内只能由一个进程使用。共享设备允许多个进程共享。虚拟设备是经过某种处理由独占设备变为虚拟设备。 2.2 设备分配算法 与进程调度类似，一般使用以下两种： 先来先服务。根据请求的先后次序排成一个队列，设备总是分配给队首进程。 优先级高者优先。利用该算法形成队列时，将优先权高的进程安排在设备队列前面，优先级相同的先来先服务。 2.3 设备分配中的安全性 从进程运行的安全性上考虑，设备分配有以下两种方式。 安全分配方式。每当进程发出I/O请求后便阻塞，直到I/O完成后被唤醒。虽安全但缓慢。因为每个进程发出I/O请求便阻塞，因此破坏了请求－保持条件，不会造成死锁。所以是安全的。 不安全分配方式。不断发出I/O请求，直到所请求的设备已经被另一进程占用才阻塞。虽迅速但不安全。按这个方法，有可能造成死锁。因此不安全。请求保持条件。 2.4 设备独立性 2.4.1 设备独立性概念 概念：也叫设备无关性。指应用程序独立于具体使用的物理设备。明显好处是利于应用程序的移植。 物理设备和逻辑设备：应用程序中，使用逻辑设备名称来请求使用某类设备；系统实际执行时，必须使用物理设备名称。 逻辑设备和物理设备之间有个映射。应用程序只使用逻辑设备，因而和物理设备无关。因此说应用程序独立于物理设备。 2.4.2 设备独立性软件 是在驱动程序之上的一层软件，称为设备独立性软件。 主要功能如下： 执行所有设备的公有操作 向用户层（文件层）软件提供统一的接口 2.4.3 逻辑设备名到物理设备名映射的实现 1 逻辑设备表LUT（Logical Unit Table） 逻辑设备名 物理设备名 驱动程序入口地址 / dev / tty 2 1024 / dev / printer 5 2046 ．． ? ? tty来简称各种类型的终端设备。tty是Teletype的缩写。Teletype是最早出现的一种终端设备,是Teletype公司生产的，以后用tty简称各类型终端设备。 2．LUT的设置问题 逻辑设备表设置有两个方式： 整个系统设置一张LUT。系统的所有进程的设备分配情况都记在同一个LUT中。 为每个用户设置一张LUT。如下图。为每个用户设置一个LUT，适用于多用户系统 逻辑设备名 系统设备表指针 / dev / tty 2 / dev / printer 5 ．． 独占设备的分配程序 3.1基本的设备分配程序 分配步骤： 分配设备，分配控制器，分配通道。此三步分配流程如下流程图 问题 1 进程以物理设备名来提出I/O请求 2 采用的是单通路的I/O系统结构，容易产生“瓶颈”。 3.2 设备分配程序的改进 为了解决上面的问题。对设备分配程序进行如下两点改进： 增加设备的独立性(进程以逻辑设备名来提出I/O请求) 考虑多通路情况 分配设备流程图： 分配控制器流程图： 分配通道流程图： spooling 技术 引言： 利用假脱机技术(SPOOLing, Simultaneous Peripheral Operation On Line, 也称为虚拟设备技术)可把独享设备转变成具有共享特征的虚拟设备，从而提高设备利用率。也就是在多道程序系统中，专门利用一道程序（SPOOLing程序）来完成对设备的I/O操作。无需使用外围I/O处理机。 4.1 什么是spooling技术？ 在多道程序下，用一道程序SPOOLing程序来模拟外围控制机，实现将数据从磁盘传送到低速的输出设备上，从而可在主机的直接控制下，实现脱