二、进程管理（五）死锁

目录

5.1死锁的定义和产生条件

5.2死锁的处理策略

5.2.1死锁预防

5.2.2死锁避免

5.2.3死锁检测和解除

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5.1死锁的定义和产生条件

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，导致各进程都阻塞，都无法向前推进的现象，称为死锁。发生死锁后若无外力干涉，这些进程都将无法向前推进。

一个进程只需要一个资源时不会死锁，顶多是饥饿。死锁是互相等待对方手中的资源。 

产生死锁必须同时满足以下四种必要条件：

• 互斥条件。只有对必须互斥使用的资源的竞争才会导致死锁。
• 不可剥夺条件：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。
• 请求并保持条件：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用，此时请求进程被阻塞，但又对已持有的保持不放。
• 循环等待条件：存在一种进程循环等待链，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。

注：产生循环等待时不要求循环等待链中的后一个进程需要的资源只能从前一个进程处获得。所以循环等待条件是发生死锁的必要不充分条件。

发生死锁的情况：

• 对系统资源的竞争和进程推进顺序非法：首先要明确的是只有对不可剥夺资源的竞争才会导致死锁的发生，其次这种死锁的发生通常是请求和释放资源的顺序不当导致出现“循环等待”现象。
• 信号量的使用不当。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（可以把互斥信息量、同步信号量也看做是一种抽象的系统资源）

5.2死锁的处理策略

5.2.1死锁预防

这是一种静态策略，防止死锁的发生只需破坏死锁产生的四个必要条件之一即可。 

破坏互斥条件：把只能互斥使用的资源改造为允许共享使用，则系统不会进入死锁状态。如：SPOOLing技术把独占设备在逻辑上改造成共享设备。

缺点:这种方法适用性不广，而且某些场合还需保护互斥性。

破坏不可剥夺条件：①当进程请求新资源得不到满足时立即释放保持的所有资源。②当进程的新资源被其他进程占有时由操作系统协助将想要的资源强行剥夺，此时需要考虑各进程优先级。 

缺点：实现复杂；释放已获得的资源可能造成前一阶段工作的失效。因此一般适用于易保存和恢复状态的资源如CPU；反复地申请和释放资源会增加系统开销，降低系统吞吐量。

破坏请求并保持条件：可采用静态分配方法，在进程运行前一次申请完它所需要的全部资源，且在运行过程中始终保持这些资源。

缺点：有些资源可能只需要使用很短的时间，造成资源利用率极低。此外该策略可能会导致某些进程饥饿。

破坏循环等待条件：可采用顺序资源分配法。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。注：总有一个进程占有目前最大的编号，那么它肯定可以顺利运行完。

缺点：不方便增加新的设备，因为可能需要重新分配所有的编号；进程实际使用资源的顺序可能和编号递增顺序不一致，导致资源利用率低；用户编程麻烦。

5.2.2死锁避免

死锁避免是一种动态策略，银行家算法是最著名的死锁避免算法。

安全序列是指如果系统按照这种序列分配资源，则每个进程都能顺序完成。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。 若系统无法找到一个安全序列，则称系统处于不安全状态。

并非所有的不安全状态都是死锁状态，进程可能会提前归还资源，那系统也有可能重新回到安全状态。发生死锁一定是处于不安全状态。

银行家算法的核心思想。在资源分配之前预先判断这次分配是否会导致系统进入不安全状态，以次决定是否答应资源分配请求。

 

 

5.2.3死锁检测和解除

若能消去图中所有的边，则称该图是可完全简化的。（和能找到一个安全序列同理）

死锁定理：当S为死锁时S此时的资源分配图是不可完全简化的。

• 解除死锁通常不会从非死锁进程处抢夺资源。可以采用终止一个死锁进程甚至所有死锁进程。