进程资源图理解与化简
进程资源图是描述系统中进程与资源之间关系的一种图形表示，它可以清晰地展示进程对资源的请求、占用和释放情况。
一、进程资源图的理解
-
构成元素：
- 进程(Process)：通常用矩形或圆形节点表示，节点内会标注进程的名称，如P1、P2等。
- 资源(Resource)：用矩形或椭圆形表示，内部会标注资源的名称和数量，如R1（2），表示资源R1有两个。
- 关系：进程与资源之间的关系用有向边表示。
资源指向进程（资源→进程）表示资源已经分配给该进程；进程指向资源（进程←资源）表示该进程正在申请该资源。
-
状态：
- 非阻塞节点：指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。在图中，非阻塞节点通常表示该进程可以化简或完成。
- 阻塞节点：指某进程所请求的资源已经全部被其他进程占用，无法获取所需资源，导致该进程无法继续执行。在图中，阻塞节点通常表示该进程需要等待资源释放后才能继续执行。
-
死锁：
- 死锁是指两个或多个进程因互相等待对方释放资源而无法继续执行的状态。在进程资源图中，如果存在一个或多个进程因等待资源而无限期地停滞不前，就形成了死锁。
二、进程资源图的化简
化简进程资源图的目的是通过逐步消除非阻塞节点和回收其占用的资源，最终判断系统是否存在死锁。
-
化简步骤：
- 第一步：查看系统还剩下多少资源没分配，以及有哪些进程是不阻塞的（即非阻塞节点）。
- 第二步：选择一个非阻塞节点，将其所有边都去掉，形成一个孤立的点，表示该进程已经完成并释放了其占用的资源。同时，回收系统分配给该进程的资源。
- 第三步：更新系统资源状态，查看剩下的进程中有哪些是不阻塞的。
- 第四步：重复第二步和第三步，直到所有的进程和资源都变成孤立的点或无法再找到非阻塞节点为止。
-
化简结果：
- 可完全简化：如果所有的进程和资源最终都变成孤立的点，说明该进程资源图可以化简，系统不存在死锁。
- 不可完全简化：如果图中还有边存在，说明存在至少一个进程无法获取所需的资源而无法继续执行，即系统存在
死锁。
进程资源图用于表示进程和资源之间的分配和请求关系，化简进程资源图的过程可以帮助我们判断系统是否会产生死锁。下面是一个进程资源图的图例及其简化过程：
给出图例以及简化过程
图例
假设系统中有三个进程P1、P2和P3，以及两种资源R1和R2。进程资源图可以表示如下：
- R1有两个资源，分别分配给了P1和P2（或表示为R1→P1，R1→P2）。
- R2有三个资源，分别分配给了P1、P2和P3中的一个（或表示为R2→P?，其中?表示具体分配给哪个进程在化简前不确定）。
- P1请求额外的R2资源。
- P2请求额外的R1资源。
- P3目前不请求任何额外资源（或表示为P3不指向任何资源）。
（注意：这里的表示方法略有简化，实际进程资源图通常使用图形化的方式展示进程、资源和它们之间的请求关系。）
简化过程
-
识别非阻塞节点：
- 在这个例子中，P3是不阻塞的，因为它没有请求任何额外的资源。
-
去除非阻塞节点的边：
- 将P3视为一个孤立的点，去除它与其他元素之间的所有边，并回收分配给P3的资源（如果有的话）。在这个例子中，P3不直接占用资源，所以这一步主要是将P3从图中移除，形成一个孤立的点。
-
更新资源状态：
- 回收P3可能占用的资源（在这个例子中，P3不占用资源，所以这一步实际上没有操作）。
- 更新剩余资源的数量。
-
重复上述步骤：
- 接下来，检查剩下的进程（P1和P2）中哪些是不阻塞的。在这个例子中，由于R2还有一个空闲资源，而P1请求R2，所以P1现在变为非阻塞的（假设R2的最后一个资源可以分配给P1）。
- 将P1视为一个孤立的点，去除它与其他元素之间的所有边，并回收分配给P1的资源。在这个例子中，P1释放了之前占用的资源（如果有的话），并接收了R2的一个资源。
- 更新资源状态。
-
继续化简：
- 现在，只剩下P2和剩余的资源。由于R1现在有一个空闲资源（P1释放的），而P2请求R1，所以P2现在也可以变为非阻塞的。
- 将P2视为一个孤立的点，去除它与其他元素之间的所有边，并回收分配给P2的资源。
-
检查是否完全简化：
- 最后，检查所有的资源和进程是否都已经变成孤立的点。在这个例子中，是的，所以该进程资源图是可以完全简化的。
-
结论：
- 由于该进程资源图可以完全简化，根据死锁定理，系统不会产生死锁。
请注意，上述化简过程是基于一个简化的例子。在实际应用中，进程资源图可能更加复杂，包含更多的进程、资源和请求关系。化简过程需要仔细分析每个进程和资源的状态，以及它们之间的依赖关系。
