进程死锁

一. 死锁定义

所谓死锁：是指两个或两个以上的进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。

死锁的发生必须具备以下四个必要条件：
　　（1）互斥条件：指进程对所分配到的资源进行排它性使用，即在一段时间内某资源只由一个进程占用。如果此时还有其它进程请求资源，则请求者只能等待，直至占有资源的进程用毕释放。
　　（2）请求和保持条件：指进程已经保持至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其它进程占有，此时请求进程阻塞，但又对自己已获得的其它资源保持不放。
　　（3）不剥夺条件：指进程已获得的资源，在未使用完之前，不能被剥夺，只能在使用完时由自己释放。
　　（4）环路等待条件：指在发生死锁时，必然存在一个进程——资源的环形链，即进程集合{P0，P1，P2， …… ，Pn}中的P0正在等待一个P1占用的资源；P1正在等待P2占用的资源，…… ，Pn正在等待已被P0占用的资源。

简单而言，就是形成一个闭环等待：

检测闭环也是一种检测死锁的方法，只要检测到闭环等待，就说明产生了死锁。

二. 解决死锁

解决死锁的方式主要有：
1. 预防死锁，事先预防的方法，通过设置某些限制条件，去破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或者几个，来预防发生死锁。
2. 检测、解除死锁，这种方法并不须事先采取限制性措施。及时地检测出死锁的发生，并精确地确定与死锁有关的进程和资源，然后采取适当措施，从系统中将已发生的死锁清除掉。一般就是闭环检测。
3. 避免死锁。与预防死锁一样，该方法同样是属于事先预防的策略。在资源的动态分配过程中，用某种方法去防止系统进入不安全状态，从而避免发生死锁。经典的方法就是银行家算法。

三. 银行家算法

银行家算法是一种最有代表性的避免死锁的算法。在避免死锁方法中允许进程动态地申请资源，但系统在进行资源分配之前，应先计算此次分配资源的安全性，若分配不会导致系统进入不安全状态，则分配，否则等待。
银行家算法实际上就是找到一个安全序列，来避免死锁的产生。

举个例子来说明，就很清楚了：

有3个进程{P1, P2, P3}，两类资源{R1, R2}，各自的总数量(S)为6, 3。

T0时刻各进程资源分配情况如下:

上表的关系为：
N=C-Ac
A=S-Ac

现在要找到一个安全序列，来避免死锁的产生。
这个例子比较简单，可以看出P2, P1, P3是一个安全序列。

1. 执行P2，可用资源(2,1)>N(0,1)，结束后，可用资源变为(2,2);
2. 执行P1，可用资源(2,2)>N(1,1)，结束后，可用资源变为(3,3);
3. 执行P3，可用资源(3,3)>N(3,1)。

所以P2，P1，P3在T0时刻是一个安全序列。