操作系统（死锁）

死锁：一组进程中，每个进程都无限等待被该组进程中另一个进程所占有的资源，从而永远无法得到资源的状态。

死锁发生会浪费大量的系统资源，甚至导致系统崩溃。

参与死锁的所有进程都在等待资源，并使当前系统中所有进程的子集。

死锁产生的原因：资源数量有限、锁和信号量错误使用 

产生死锁的必要条件：1）互斥使用（资源独占）；2）占有且等待（请求和保持，部分分配）；3）不可抢占（不可剥夺）；4）循环等待

资源分配图：资源类（用方框表示）；资源实例（用方框中的黑圆点表示）；进程（用圆圈中加进程名表示）；分配边：资源实例->进程；申请边：进程->资源边。

如果资源分配图中没有环路，则系统中没有死锁，如果图中存在环路，则系统中可能存在死锁。如果每个资源类中只包含一个资源实例，则环路是死锁存在的充分必要条件。

资源分配图简化步骤：1）找一个非孤立点、且只有分配边的进程节点，去掉分配边，将其变为孤立节点；2）在把相应的资源分配给一个等待该资源的进程，即该进程的申请边变为分配边。

解决死锁方法：鸵鸟算法。

不让死锁发生方法：1）死锁预防（静态策略：设计合适的资源分配算法，不让死锁发生。本质：防止产生死锁的四个必要条件中任何一个条件的发生。）；2）死锁避免（动态策略：不让死锁发生为目标，跟踪并评估结果决策是否分配）。

死锁检测与解除。

银行家算法

应用条件：1）在固定数量的进程中共享数量固定的资源；2）每个进程预先指定完成工作所需的最大资源数量；3）进程不能申请比系统中可用资源总数还多的资源；4）进程等待资源的时间是有限；5）如果系统满足了进程对资源的最大需求，那么进程应该在有限的时间内使用资源，然后归还给系统。

当进程Pi提出资源申请时，系统执行下列步骤：

1）若Request[i] <= Need[i]，转2）；否则，报错返回；2）当Request[i] <= Available，转3），否则，进程等待；3）假设系统分配了资源，则有：

Available = Available - Request[i];    Allocation[i] = Allocation[i] + Request[i];   Need[i] = Need[i] - Request[i]；

若系统新状态是安全的，则分配完成，若系统新状态是不安全的，则回复原来状态，进程等待。

安全检查步骤：

1）Work = Available； Finish = false

2）寻找满足条件的i：a) Finish[i] == false; b) Need[i] <= Work;如果不存在，转4）

3）Work = Work + Allocation[i]; Finish[i] = true，转2）

4）若对所有i，Finish[i] == true，则系统处于安全状态，否则系统处于不安全状态。

死锁检测：允许死锁发生，但是操作系统会不断监视系统进展情况，判断死锁是否真的发生，一旦死锁发生，则采取专门的措施，解除死锁并以最小的代价恢复操作系统运行。

死锁解除方法：

1）撤销所有死锁进程；2）进程回退再启动；3）按照某种原则逐一撤销死锁进程；4）按照某种原则逐一抢占资源（资源被抢占的进程必须回退到之前的对应状态）。

哲学家就餐问题解决方法：1）最多允许4个哲学家同时坐在桌子周围；2）仅当一个哲学家左右两边的筷子都可用时，才允许他拿筷子；3）给所有哲学家编号，奇数号的哲学家必须首先拿左边的筷子，偶数号的哲学家则反之。