死锁的概念、处理方法

1 产生死锁的原因

     （1）竞争资源。进程竞争数量不足的资源。

     （2）进程间推进顺序非法。进程请求和释放资源的顺序不当。

2 产生死锁的必要条件

     （1）互斥条件

          进程对分配到的资源进行排他性使用，即在一段时间内某资源只由一个进程占用。

     （2）请求和保持条件

          进程在保持了至少一个资源的时候提出了新的资源请求，但该资源已被其它进程占有，而自己又对已经获得的资源不释放。

     （3）不剥夺条件

          进程已获得的资源，在未使用完之前，不能被剥夺。

     （4）环路等待条件

          发生死锁时存在一个进程—资源的环形链。进程集合{P0 , P1 , ... , Pn}中，P0等待P1占用的资源，P1等待P2占用的资源，......，Pn等待P0占用的资源。

3 处理死锁的方法

3.1 预防死锁

     设置某些限制条件，破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或几个条件。

     （1）摒弃“请求和保持条件”条件

          系统规定所有进程在开始运行之前，都必须一次性地申请其在整个运行过程所需的全部资源。

     缺点：严重浪费资源，使进程延迟运行。

     

     （2）摒弃“不剥夺”条件

          当一个已经保持了某些资源的进程，再提出新的资源请求而不能立即得到满足时，必须释放它保持了的所有资源，待以后需要时再重新申请。

          缺点：实现复杂，要付出很大代价。资源的释放会造成前段工作实效。

     （3）摒弃“环路等待”条件

          系统将所有资源按类型进行线性排队，并赋予不同的序号。如：输入机1，打印机2，磁带机3，磁盘4。所有进程对资源的请求必须严格按照资源序号递增的次序提出。

          缺点：系统中资源的序号必须相对稳定，这就限制了新类型设备的增加。另外，进程使用各类资源的顺序可能和系统规定的申请顺序不同，造成对资源的浪费。

3.2 避免死锁

     防止系统进入不安全状态，从而避免发生死锁。

     安全状态：

          存在一种进程顺序 ，系统能按照此顺序（安全序列）来为每个进程Pi分配其所需要的资源，直至满足每个进程对资源的最大需求，使每个进程都可以顺利完成。

     不安全状态：

          不存在这样的安全序列。

     银行家算法：

          当进程Pi发出资源请求后，系统试探着把资源分配给Pi，并判断分配后的状态是否为安全状态。如果安全，才正式将资源分配给Pi，如果不安全，则恢复原来的资源分配状态，让进程Pi等待。

     判断安全状态的方法：

     从进程集合中找到一个能满足其资源需求的进程，给它分配资源，等其完成后可回收其拥有的资源。然后再不断循环。若最后所有进程都可以顺利执行完成，则当前状态为安全状态，否则为不安全状态。

3.3 检测死锁

     允许系统发生死锁，但可以检测出死锁的发生。

     

     资源分配图

     e={pi, rj}是资源请求边，由进程pi指向资源rj，它表示进程pi请求一个单位的资源rj。e={rj , pi }是资源占有边，由资源rj指向进程pi，它表示进程pi占有一个单位的资源rj。

     每次找出在占有和请求的约束下，能顺利完成的进程Pi，消去其所有的请求和占有资源的边。若最后所有的进程都成为孤立点，则当前状态为安全状态；否则为不安全状态。

3.4 解除死锁

          当检测到系统发生死锁时，撤销或挂起一些进程，以便回收一些资源，再将这些资源分配给处于阻塞状态的进程，使之转为就绪状态，继续运行。