操作系统学习笔记：死锁

死锁现象，无须多言，人人明白。

一、死锁必要条件

形成死锁有四个必要条件：

1、互斥：

一个进程占用的资源必须被释放才可被其他进程访问。

2、占有并等待：

一个进程必须占有至少一个资源，并等待另一个资源，而该资源被其他进程占有。

3、非抢占

资源不能被抢占，只能在进程完成任务后自动释放

4、循环等待

大家都捧着自己碗看着别人的碗，不占点便宜都不吃饭。

二、死锁处理方法

使用协议预防或避免死锁

允许系统死锁，一旦检测到，加以恢复

认为死锁不会发生。万一死锁，人工重启。事实上，这正是目前绝大多数操作系统采用的策略，包括UNIX、WINDOWS，问你死未。究其原因，是因为死锁预防、避免、检测，都很消耗资源。

1、死锁预防

针对死锁四条件，只要确保至少一个条件不成立即可。

1）互斥

非共享资源设为共享资源，比如只读文件。但并非所有非共享资源都能共享。

2）占有并等待

两种策略：进程执行前申请所有资源，或者在申请资源时必须释放现已分配资源。

缺点是资源利用率比较低，或者是可能会有进程发生饥饿。

3）非抢占

可抢占。进程处于等待状态时，已分配给它的资源可被抢占。

4）循环等待

对资源类型进行完全排序，要求每个进程按递增顺序进行申请。

2、死锁避免

申请资源的时候，要求系统综合考虑，包括可用资源、已分配资源及将要申请与释放的资源，以决定当前申请是否满足或等待。

1）资源分配图算法

避免资源图出现环。适合每种资源只有一个实例的情况。

2）银行家算法

适合每种资源存在多个实例的情况。该算法可用于银行系统，故而得名。

算法采用几个矩阵（或曰二维数组）来代表可用资源、已分配资源、最大需求、剩余需求。

当进程申请一组资源时，系统就检查这些矩阵，是否处于安全状态，或者假设可以分配，修改相关矩阵，考察是否安全，以此决定进程等待或可以资源分配。

3、死锁检测

如果一个系统既不采用死锁预防或避免算法，那么可能会出现死锁。这时，系统应提供：

1）死锁检测

也分为资源是否单个或多个实例两种情况。

单例可以采用等待图进行考察。等待图是去掉资源环节，将进程相连，出现环形即存在死锁。

多例采用类似银行家算法。

何时进行检测取决于死锁发生的频率以及死锁的影响程度。

2）死锁恢复

4、死锁恢复

如果死锁已经存在，那么一种措施是人工处理，另一种是自动恢复。

自动恢复，打破死锁有两个方法：

（1）终止一个或多个进程

终止哪些进程，需要多方面的考虑，比如优先级，进程已运行时间等

（2）从死锁进程抢占资源

有三个问题需要考虑：

谁被抢？

被抢占后做何安排？

确保不发生饥饿