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1.什么是死锁、死锁产生的条件
1.1 死锁
在两个或多个并发进程中#xff0c;如果每个进程都持有某种资源#xff0c;并且正在等待其他进程释放它或进程都保持资源#xff0c;在当前状态下无法推进。通俗来说就是两个或多个进程进入无限期阻塞、互相…操作系统入门 – 死锁
1.什么是死锁、死锁产生的条件
1.1 死锁
在两个或多个并发进程中如果每个进程都持有某种资源并且正在等待其他进程释放它或进程都保持资源在当前状态下无法推进。通俗来说就是两个或多个进程进入无限期阻塞、互相等待状态。
1.2 产生死锁的必要条件
互斥条件一个资源在某一时刻只能被一个进程占用。请求与保持条件一个进程因请求资源而阻塞对已获得资源不释放。不剥夺条件进程获得资源后在未完全使用完之前不能强行剥夺。循环等待条件若干进程之间形成一种头尾相接的环形等待资源关系。
1.3 死锁的处理和预防
预防死锁通过破坏死锁必要条件之一即可预防。避免死锁在资源的动态分配过程中用某种方法防止系统进入不安全状态从而避免发生死锁。检测死锁允许进程在运行过程中发生死锁但需要及时检测到并通过合理的方式解除死锁。解除死锁当系统发生死锁时采取相应措施解除死锁。忽略死锁如鸵鸟算法当发生死锁时忽略问题适用于发生的死锁不会对用户造成太大影响。 2. 死锁的预防方式
2.1 破坏“不抢占”条件
2.1.1 运行方式
当某个进程请求新的资源得不到满足时立即释放保持的所有资源,并等待重新申请。
2.1.2 缺点
实现过程复杂抢占资源可能导致部分工作失效反复申请和释放对系统开销大,也可能导致饥饿。
2.2 破坏“请求和保持”条件
当一个进程请求资源时不能持有不可抢占的系统资源。一下有两种协议
2.2.1 协议1
第一种协议所有进程在运行前必须一次性申请其在运行过程中所需的全部资源。此时若系统有足够的资源分配给某进程就可以把进程所需资源分配给给它在运行过程中进程就不会再申请资源破坏了“请求”条件。系统在分配资源时只要有一种资源不能满足进程要求即使其他所需的各个资源都空闲也不会分分给当前线程。 -第一种协议缺点该协议看似简单易行且安全但是资源会被严重浪费降低资源利用率同时也经常会发生饥饿现象。
2.2.2 协议2
第二种协议这是对上述协议的改进该协议能够允许一个进程只获得运行初期所需资源后就开始运行。在运行过程中逐步释放系统已经分配并用完的资源再请求新的资源。
2.3 破坏“循环等待”条件
2.3.1 实现过程
系统将会给资源先进行编号规定每个进程必须按照序号递增顺序请求资源编号相同的同类资源一次性申请完毕。该过程保证了当一个进程占有小号的资源后才能申请大号的资源而持有大号资源的进程无法申请小号资源杜绝了循环等待的现象。
2.3.2 缺点
不方便增加新设备增加新设备后所有资源需要重新编号。进程实际使用的资源顺序可能和编号不一致浪费资源。按规定申请资源在编程过程中较为麻烦。 3.银行家算法
3.1 概念
银行家算法是用来避免操作系统出现死锁的有效算法。为实现银行家算法系统必须设置若干数据结构同时要解释银行家算法必须先解释操作系统安全状态和不安全状态。
安全序列指一个进程序列P1…Pn是安全的。即对于每个进程 Pi (1≤i≤n它以后尚需要的资源量不超过系统当前剩余资源量与所有进程Pj(j i)当前占用资源总和。安全状态如果存在一个又系统中所有进程构成的安全序列P1…Pn则系统处于安全状态该状态下一定不会发生死锁。不安全状态不存在一个安全序列。该情况下可能会导致死锁。
3.2 银行家算法数据结构
可利用资源向量Available是一个含有m个元素的数组其中每个元素代表一类可利用的资源数目。若Available[j] K则表示系统中现有Rj类资源K个。最大需求矩阵Max一个n*m的矩阵其中定义了系统中n个进程中每个进程所需最大为m的资源值。如果Max[i,j]K则表示进程i需要Rj类资源的最大数目为K。分配矩阵Allocation同上也是一个n*m的矩阵其中定义了系统中每一类资源当前已经分配每一个进程的资源数。如果Allocation[i,j]K则表示进程i当前已分得Rj类资源的 数目为K。需求矩阵Need这也是一个n*m的矩阵表示每个进程尚需各类资源数。如果Need[i,j]K则表示进程i还需要Rj类资源K个方能完成其任务。
3.3 算法流程
设Req(i)是进程Pi请求的向量若Req(i)[j] K。表示进程Pi需要K个R(j)类型资源。当Pi发现资源请求后系统将执行以下步骤。
(1).若Req(i)[j] Need[i , j]转至步骤(2)否则出错因为所请求的资源数超过其规定的最大值。(2).若Req(i)[j] Available[i , j]转至步骤(3)否则表示尚无足够资源Pi等待。(3).系统尝试将资源分配给Pi并修改以下参数 Available[j] Available[j] - Req(i)[j] Allocation[i , j] Allocation[i j] Req(i)[j]; Need[i , j] Need[i , j] - Req(i)[j]; 4.死锁的检测与解除
为了能够对系统中的死锁进行检测必须要有
保存有关资源的请求和分配信息提供一种算法利用信息监测系统是否死锁
4.1 算法
找出既不阻塞又非独立的进程节点Pi顺利情况下Pi可以得到所需的资源并能继续运行直至完成最后释放持有的所有资源。这相当于消去它所有的请求边和分配边使之称为孤立的结点。进程Pi释放的资源可以唤醒某些因等待这些资源而被阻塞的进程这些被阻塞的进程变为非阻塞状态。然后重复上面的过程消去请求边和分配边。当节点为孤立状态是则可以完全简化。
4.2 解除死锁
抢占资源从一个或多个进程中抢占足够多的资源分配给死锁进程以解除死锁。终止进程包括终止所有死锁进程和逐个终止进程终止系统中的一个或多个死锁进程直到打破循环环路使系统从死锁状态中解脱出来。进程退回
