设备的分配与回收（考虑因素，数据结构，分配步骤）

1.设备分配时应考虑的因素

1.设备的固有属性

设备的固有属性可分为三种:独占设备、共享设备、虚拟设备。
独占设备：一个时段只能分配给一个进程（如打印机）
共享设备：可同时分配给多个进程使用（如磁盘)，各进程往往是宏观上同时共享使用设备，而微观上交替使用。
虚拟设备：采用SPOOLing 技术将独占设备改造成虚拟的共享设备，可同时分配给多个进程使用（如采用SPOOLing技术实现的共享打印机）

2.设备分配算法

先来先服务优先
优先级高者优先
短任务优先

3.设备分配中的安全性

从进程运行的安全性上考虑，设备分配有两种方式:

1.安全分配方式

为进程分配一个设备后就将进程阻塞，本次I/O完成后才将进程唤醒。(eg:考虑进程请求打印机打印输出的例子)
一个时段内每个进程只能使用一个设备
优点:破坏了“请求和保持”条件，不会死锁
缺点:对于一个进程来说，CPU和I/O设备只能串行工作

2.不安全分配方式

进程发出I/O请求后，系统为其分配I/O设备，进程可继续执行，之后还可以发出新的I/O请求。
只有某个I/O请求得不到满足时才将进程阻塞。
一个进程可以同时使用多个设备.
优点:进程的计算任务和I/O任务可以并行处理，使进程迅速推进
缺点:有可能发生死锁（可采用的策略：死锁避免、死锁的检测和解除）

2.静态分配与动态分配

静态分配:进程运行前为其分配全部所需资源，运行结束后归还资源。
破坏了“请求和保持”条件，不会发生死锁。

动态分配:进程运行过程中动态申请设备资源。

3.设备分配管理中的数据结构

1.“设备、控制器、通道”之间的关系

一个通道可控制多个设备控制器，每个设备控制器可控制多个设备。

2.设备控制表（DCT)

系统为每个设备配置一张DCT，用于记录设备情况。

3.控制器控制表(COCT)

每个设备控制器都会对应一张COCT。
操作系统根据COCT的信息对控制器进行操作和管理。

4.通道控制表（CHCT)

每个通道都会对应一张CHCT。
操作系统根据CHCT的信息对通道进行操作和管理。

5.系统设备表（SDT)

记录了系统中全部设备的情况，每个设备对应一个表目。

4.设备分配的步骤

①根据进程请求的物理设备名查找SDT（注:物理设备名是进程请求分配设备时提供的参数)
②根据SDT找到DCT，若设备忙碌则将进程PCB挂到设备等待队列中，不忙碌则将设备分配给进程。
③根据DCT找到COCT，若控制器忙碌则将进程PCB挂到控制器等待队列中，不忙碌则将控制器分配给进程。
④根据COCT找到CHCT，若通道忙碌则将进程PCB挂到通道等待队列中，不忙碌则将通道分配给进程。

注∶只有设备、控制器、通道三者都分配成功时，这次设备分配才算成功，之后便可后动I/O设备进行数据传送。

1.缺点

①用户编程时必须使用“物理设备名”，底层细节对用户不透明，不方便编程。
②若换了一个物理设备，则程序无法运行。
③若进程请求的物理设备正在忙碌，则即使系统中还有同类型的设备，进程也必须阻塞等待。

改进方法:
建立逻辑设备名与物理设备名的映射机制，用户编程时只需提供逻辑设备名。

5.设备分配步骤的改进方法

①根据进程请求的逻辑设备名查找SDT(注:用户编程时提供的逻辑设备名其实就是“设备类型”)
②查找SDT，找到用户进程指定类型的、并且空闲的设备，将其分配给该进程。操作系统在逻辑设备表(LUT)中新增一个表项。
③根据DCT找到COCT，若控制器忙碌则将进程PCB挂到控制器等待队列中，不忙碌则将控制器分配给进程。
④根据COCT找到CHCT，若通道忙碌则将进程PCB挂到通道等待队列中，不忙碌则将通道分配给进程。

1.逻辑设备表(LUT)

建立了逻辑设备名与物理设备名之间的映射关系。
某用户进程第一次使用设备时使用逻辑设备名向操作系统发出请求，操作系统根据用户进程指定的设备类型（逻辑设备名）查找系统设备表，找到一个空闲设备分配给进程，并在LUT中增加相应表项。
如果之后用户进程再次通过相同的逻辑设备名请求使用设备，则操作系统通过LUT表即可知道用户进程实际要使用的是哪个物理设备了，并且也能知道该设备的驱动程序入口地址。

2.逻辑设备表的设置问题

整个系统只有一张LUT:各用户所用的逻辑设备名不允许重复，适用于单用户操作系统
每个用户一张LUT:不同用户的逻辑设备名可重复，适用于多用户操作系统