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07死锁.md

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死锁的概念

  • 死锁
    • 各进程互相等待对方手里的资源,导致各进程都阻塞,无法向前推进的现象。
  • 饥饿
    • 长时间得不到想要的资源,某进程无法向前推进的现象。
    • 如短进程优先中,源源不断的短进程到来,长进程会一直得不到处理机
  • 死循环
    • 某进程执行过程中一直跳不出某个循环的现象
  • 区别和共同点
  • 死锁产生的必要条件
    • 互斥条件
      • 只有对互斥使用的资源的争抢才会导致死锁
    • 不剥夺条件
      • 进程所获得的的资源在未使用完之前,不能被其他进程强行夺走
    • 请求和保持条件
      • 进程已经保持了至少一个资源,又提出新的资源请求,该资源被其他进程占有,这时候的请求进程被阻塞,但又对自己的资源保持不放。
    • 循环等待条件
      • 存在一种进程资源的循环等待链,链汇总的每个进程已获得的资源同时被下一个进程所请求。
    • 注意
      • 发生死锁一定循环等待,但发生循环等待时未必死锁
  • 死锁的处理策略
    • 预防死锁
      • 破坏死锁产生的四个必要条件中的一个或几个
    • 避免死锁
      • 用某种方法防治系统进入不安全状态,从而避免死锁(银行家算法)
    • 死锁的检测和解除
      • 允许死锁的发生,不过操作系统会负责检测出死锁的发生,然后采取某种措施来解除死锁

预防死锁

  • 破坏互斥条件
    • 互斥条件:只有对必须互斥使用的资源的争抢才会导致死锁
    • 如果把只能互斥使用的资源改造为允许共享使用,就不会进入死锁
    • 缺点:不是所有的资源都可以共享的(保护系统安全)
  • 破坏不剥夺条件
    • 不剥夺条件:进程所获得的的资源在未使用完之前,不能由其他进程强行夺走,只能主动释放。
    • 破坏方法
      • 立刻释放,之后可以重新申请
      • 由操作系统协助,将想要的资源强行剥夺
    • 缺点
      • 实现复杂
      • 释放已经获得的资源可能导致前一个阶段的工作失效
      • 反复申请和释放资源会增大系统开销,降低系统吞吐量
  • 破坏请求和保持条件
    • 请求和保持条件:进程已经保持了至少一个资源,又请求其他资源,这个资源被其他资源占有,此时请求进程被阻塞,但是又对自己的资源保持不放
    • 采用静态分配方法:在运行前就一次申请完它需要的全部资源
    • 缺点
      • 运行期间一直保持着所有资源,会造成严重的资源浪费,资源利用率很低。
  • 破坏循环等待条件
    • 循环等待条件:存在一个进程资源的循环等待链,每个进程一伙的的资源同时被下一个进程请求
    • 顺序资源分配法:规定每个进程必按编号递增的顺序请求资源,同类资源一次申请完
    • 缺点
      • 不方便增加新的设备,因为可能需要重新分配所有的编号
      • 进程实际使用资源的顺序可能和编号增加的顺序不一致,会导致资源浪费
      • 必须按规定次序申请资源,用户编程麻烦

避免死锁

  • 安全序列:如果系统按照这种序列分配资源,则每个进程都能顺利完成。只要能找出一个安全序列,系统就是安全状态。
    • 如果系统处于安全状态,就一定不会发生死锁
    • 在资源分配之前预先判断这次分配是否会导致系统进入不安全状态,再决定是否要答应资源的分配请求,这就是银行家算法的核心思想
  • 银行家算法
    • 核心思想:在进程提出资源申请时,先预判此次分配是否导致系统进入不安全状态。如果进入不安全状态,就暂时不答应这次请求,让该进程先阻塞等待。

检测和接触死锁

  • 资源分配图
    • 两种结点
      • 进程结点:对应一个进程
      • 资源结点:对应一类资源,一类资源可能有多个
    • 两种边
      • 进程结点-资源结点:想申请几个资源
      • 资源结点-进程结点:已经为进程分配了几个资源
  • 死锁的解除
    • 一旦检测出死锁的发生,就应该立即接触死锁
    • 并不是系统中所有的进程都是死锁状态,用死锁检测算法化简资源分配图后,还连着边的那些进程就是死锁进程
    • 解除死锁的方法
      • 资源剥夺法:挂起(暂时放到外存上)某些死锁进程,并抢占他的资源。
      • 撤销进程法:强制撤销部分死锁进程,方法简单但是代价很大,一旦终止就功亏一篑必须从头再来
      • 进程回退法:让一个或者多个死锁进程回退到足以避免死锁的地步。这要求系统要记录进程的历史信息,设置还原点。