死锁

死锁概念

指的是在并发环境下，各进程因竞争资源而造成的一种互相等待对方手里的资源，导致基础南横都阻塞，都无法向前推进的现象，就是死锁，发生死锁后如果没有外力干涉，这些进程都无法向前推进

死锁、饥饿、死循环的区别

死锁：各个进程互相等待对手里的资源，导致各个进程都阻塞，无法向前推进的现象

饥饿:由于长期得不到想要的资源,某进程无法向前推进的现象。比如:在短进程优先(SPF)算法，若有源源不断的短进程到来时，则长进程就会一直得不到处理机，从而导致长进程饥饿

死循环：某进程执行过程中一直调不出来某个循环的现象，有时因为程序逻辑bug导致的，有时是程序员故意设计的

死锁产生的必要条件

必须同时满足四个条件，一个不成立，都不会发生死锁

• 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(如哲学家的筷子、打印机设备)像内存、扬声器这样可以同时让多个进程使用的资源是不会导致死锁的(因为进程不用阻塞等待这种资源)。

• 不剥夺条件：进程所获得的资源在未使用完成之前，不能由其他进程强行剥夺，只能主动释放

• 请求和保持条件:进程己经保持了至少一个资源,但又提出了新的资源请求,而该资源又被其他进程占有,此时请求进程被阻塞,但又对自己已有的资源保持不放。

• 循环等待条件:存在一种进程资源的循环等待链,链中的每一个进程己获得的资源同时被下一个进程所请求。

发生死锁时一定有循环等待,但是发生循环等待时未必死锁(循环等待是死锁的必要不充分条件)

如果同类资源数大于1,则即使有循环等待,也未必发生死锁。但如果系统中每类资源都只有1个,那循环等待就是死锁的充分必要条件了。

什么时候发生死锁

1.对系统资源的竞争。各进程对不可剥夺的资源(如打印机)的竟争可能引起死锁,对可剥夺的资源(CPU)的竞争是不会引起死锁的。
2.进程推进顺序非法。请求和释放资源的顺序不当,也同样会导致死锁。例如,并发执行的进程P1、P2分别申请并占有了资源R1、R2,之后进程P1又紧接着申请资源R2,而进程P2又申请资源R1,两者会因为申请的资源被对方占有而阻塞,从而发生死锁。
3.信号量的使用不当也会造成死锁。如生产者-消费者问题中,如果实现互斥的P操作在实现同步的P操作之前,就有可能导致死锁。(可以把互斥信号量、同步信号量也看做是一种抽象的系统资源)

对不可剥夺的资源分配不合理，就可能导致死锁

死锁处理的策 略

1.预防死锁。破坏死锁产生的四个必要条件中的一个或几个
2.避免死锁。用某种方法防止系统进入不安全状态,从而避免死锁(银行家算法)
3.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

如果把只能互斥的资源改造为允许共享使用，则系统就不会进入死锁状态

spooling技术

操作系统可以采用 Spooling技术把独占设备在逻辑上改造成共享设备。比如,用 Spooling技术将打印机改造为共享设备.

缺点：

并不是所有的资源都可以改造成可共享使用的资源。并且为了系统安全,很多地方还必须保护这种互斥性。因此,很多时候都无法破坏互斥条件。

破坏不剥夺条件

概念：进程所获得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

破坏不剥夺的条件

缺点

破坏请求和保持条件

概念：

进程已经保持了至少一个资源,但又提出了新的资源请求,而该资源又被其他进程占有,此时请求进程被阻塞,但又对自己已有的资源保持不放。

静态分配方法

即进程在运行前一次申请完它所需要的全部资源,在它的资源未满足前,不让它投入运行。一旦投入运行后,这些资源就一直归它所有,该进程就不会再请求别的任何资源

缺点：

有些资源可能只需要用很短的时间,因此如果进程的整个运行期间都一直保持着所有资源,就会造成严重的资源浪费,资源利用率极低。另外,该策略也有可能导致某些进程饥饿。

a、b类进程一直请求，造成资源1、2一直处于占有状态，无法使得c类进程运行，从而造成饥饿

破坏循环等待条件

概念：

存在一种进程资源的循环等待链，链中的每一个进程已获得的资源同时被下一个进程所请求

顺序资源分配法

首先给系统中的资源编号,规定每个进程必须按编号递增的顺序请求资源,同类资源(即编号相同的资源)一次申请完。

原理分析:一个进程只有已占有小编号的资源时,才有资格申请更大编号的资源。按此规则,已持有大编号资源的进程不可能逆向地回来申请小编号的资源,从而就不会产生循环等待的现象。

缺点：

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避免死锁

什么是安全序列

就是指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。当然,安全序列可能有多个。

如果分配了资源之后,系统中找不出任何一个安全序列,系统就进入了不安全状态。这就意味着之后可能所有进程都无法顺利的执行下去。当然,如果有进程提前归还了一些资源,那系统也有可能重新回到安全状态,不过我们在分配资源之前总是要考虑到最坏的情况。

如果系统处于安全状态,就一定不会发生死锁。如果系统进入不安全状态,就可能发生死锁(处于不安全状态未必就是发生了死锁,但发生死锁时一定是在不安全状态)

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会导致系统进入不安全状态。如果会进
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。

死锁的处理

死锁的检测

为了能对系统是否己发生了死锁进行检测,必须
①用某种数据结构来保存资源的请求和分配信息;
②提供一种算法,利用上述信息来检测系统是否已进入死锁状态。

死锁定理

如果某时刻系统的资源分配图是不可简化的，那么此时系统死锁

死锁的接触

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

如何做？

1.进程优先级
2.已执行多长时间
3.还要多久能完成
4.进程已经使用了多少资源
5.进程是交互式的还是批处理式的