【愚公系列】软考高级-架构设计师 016-前趋图和进程资源图

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🚀前言

前趋图（Precedence Graph）和进程资源图（Process Resource Graph）是用于描述和管理进程及其资源依赖性的图形工具。这两种图各自侧重于不同的方面，但都是用于确保进程能够顺利执行而不会引起死锁或资源竞争等问题。

🚀一、前趋图和进程资源图

🔎1.前趋图

前趋图是一种用于表示任务或进程间顺序关系的有向无环图（DAG，Directed Acyclic Graph）。在这种图中，节点表示任务（或进程），而有向边表示一个任务必须在另一个任务之前完成的顺序关系。前趋图常用于任务调度、项目规划和管理等领域，帮助项目管理者识别任务间的依赖关系，计划项目的最优执行顺序，以及识别关键路径（即项目完成时间最长的路径）。

可知，ABC可以并行执行，但是必须ABC都执行完后，才能执行D，这就确定了两点：任务间的并行、任务间的先后顺序。

🔎2.进程资源图

进程资源图是操作系统中用来表示进程与资源间关系的图形工具，主要用于检测和预防死锁。在这个图中，进程和资源被分别用不同类型的节点表示，而节点之间的边表示进程和资源之间的请求和分配关系。这种图形表示法可以帮助识别是否存在死锁的风险。

🦋2.1 组件

• 节点：
  • 进程节点（P）：通常用圆圈表示，代表系统中的一个活动进程。
  • 资源节点（R）：通常用矩形或方框表示，代表系统中的一种资源。每种资源类型可能有多个实例。
• 边：
  • 请求边（Request Edge）：从进程节点指向资源节点，表示该进程请求某种资源的实例。
  • 分配边（Assignment Edge）：从资源节点指向进程节点，表示某种资源的一个实例已经被分配给该进程。

🦋2.2 死锁和进程资源图

死锁是指两个或多个进程在执行过程中因互相等待对方持有的资源而无限期地阻塞的情况。在进程资源图中，如果存在一个或多个环，则表明系统中可能存在死锁。环路存在的原因是每个进程都持有下一个进程需要的资源，而又等待下一个进程持有的资源，形成了一个闭环的等待链。

🦋2.3 示例

P代表进程，R代表资源，R方框中有几个圆球就表示有几个这种资源，在图中，R1指向P1，表示R1有一个资源已经分配给了P1，P1指向R2，表示P1还需要P1请求一个R2资源才能执行。

阻塞节点：某进程所请求的资源已经全部分配完毕，无法获取所需资源，该进程被阻塞了无法继续。如上图中P2。

非阻塞节点：某进程所请求的资源还有剩余，可以分配给该进程继续运行。如上图中P1、P3。当一个进程资源图中所有进程都是阻塞节点时，即陷入死锁状态。

🔎3.练习

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