面试题：设备管理之设备资源竞争基础

Question

在操作系统的设备管理中，常见的设备资源竞争场景有哪些？请举例说明，并阐述解决设备资源竞争通常采用的基本方法。

Answer 1

常见设备资源竞争场景及举例

1. 打印机竞争：多个进程可能同时需要使用打印机进行文档打印。例如，在办公室环境中，员工A要打印一份报告，员工B同时要打印一份策划书，此时两个进程都想获取打印机资源，就会产生竞争。
2. 磁盘I/O竞争：多个进程频繁读写磁盘时会竞争磁盘资源。比如在数据库服务器中，多个查询操作和数据更新操作同时进行，都需要访问磁盘获取或存储数据，从而导致竞争。

解决设备资源竞争的基本方法

1. 互斥访问：使用信号量或锁机制。例如，对于打印机，为其设置一个互斥信号量。当一个进程想要使用打印机时，先获取信号量，如果信号量已被占用（值为0），则该进程等待；若获取成功（信号量值减为0），则可以使用打印机，使用完毕后释放信号量（信号量值加1），让其他进程有机会获取。
2. 设备分配算法：
   • 先来先服务（FCFS）：按照进程请求设备的先后顺序进行分配。比如多个进程请求打印机，先请求的进程先获得打印机使用权。
   • 优先级调度：根据进程的优先级分配设备。例如在医院的信息系统中，与急救相关的进程优先级高，优先分配医疗设备数据采集的I/O设备资源。