【Linux】死锁（更新中）

一. 什么是死锁

• 死锁是指一组进程中的各个进程均占有不会释放的资源，但因互相申请被其他进程所占用的不会释放的资源，而处于一种永久等待的状态。

就像下图（图片来自网络）

第一种死锁是，线程A和线程B同时让线程C让路，但因为空间狭窄，并且两人都互补想让，所以一直处于等待状态
第二种死锁是，线程A和线程B互相阻塞，都抢夺路权，并且不相让自己的，所以处于等待状态

二. 死锁产生的四个条件

死锁产生的四个条件属于必要条件，即如果出现死锁，必然由这四种条件导致，不过反之，可能还出现第5，第6种情况，也导致死锁。

1. 互斥条件： 一个资源每次只能被一个执行流使用
2. 请求与保持条件： 一个执行流因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不释放
3. 循环等待条件： 若干个执行流之间形成的一种头尾相接的循环等待资源的关系
4. 不剥夺条件：一个执行流已获得的资源，在未使用完之前，不能被强行剥夺

三. 避免死锁

避免死锁的一种方法就是破坏上述的四个条件，只要破坏其中的任意一个，就不会产生死锁。

• 对于互斥条件：我们可以尽量减少对临界资源的访问，减少加锁解锁的操作
• 对于请求与保持条件：pthread_mutex_trylock函数，在多次加锁后，如果仍不成功，会解除自己所申请的锁。
• 循环等待条件：使得加锁的顺序一致，比如两个线程都获取A，B两把锁。两个线程获取的顺序都是AB，减少交错的情况。如果一个线程AB，一个线程BA，那么一定会死锁。
• 不剥夺条件：解锁操作允许其他线程进行，即可以剥夺资源。

还有一些其他方法：

1. 避免锁未释放的场景
2. 资源一次性分配

有两种常见的避免死锁的方法：

1. 死锁检测算法
2. 银行家算法

1. 死锁检测算法

死锁检测算法，首先需要一种数据结构来保存资源的请求和分配
其次是通过算法，利用请求和分配信息检测系统是否存在死锁

首先画图理解一下

如果系统中空闲的资源满足线程所需资源数量，那么该线程不会阻塞。
而当一个线程完成执行任务，将资源归还给操作系统，那么空闲的资源变多，可能使得一些本来因空闲资源不足而阻塞等待的线程被激活，开始执行任务。
以此类推，当最后所有线程都完成任务时，表面给程序没有死锁。
当一个线程可以完成任务时，我们可以在图中将其有向边消除。比如P1完成任务。

然后再P2完成任务

所有有向边消除，表面该程序没有死锁。

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但如果是以下场景

R1分配2个资源给P1，分配1个资源给P2，R2分配1个资源给P2，但是此时，P2需要两个R1资源才能开始执行任务，P1需要两个R2资源才能执行任务，两个线程互相等待资源，但又不释放自己分配到的资源，导致死锁。

检测死锁的算法

在资源分配图中，找到既不阻塞又不是孤点的线程Pi（即找出一条有向边与它相连，且该有向边对应资源的申请数量小于等于系统中已有空闲资源数量。若所有链接该线程的有向边都满足次条件，那么该线程可以执行任务，然后归还资源。）

然后线程Pi归还的资源可能唤醒其他线程执行任务，当最后所有有向边都消除了，那么该程序没有死锁，反之，剩下的有向边是导致死锁的原因之一。

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2. 银行家算法

后续补充

结束语

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