計算機操作系統——死鎖

前言：死鎖：指多個進程因競爭共享資源而造成的一種僵局，若無外力作用，這些進程都將永遠不能再向前推進。如果死鎖發生，會浪費大量的系統資源，甚至會導致系統崩潰。

關于死鎖的結論：

參與死鎖的進程最少是兩個

參與死鎖的所有進程都在等待資源

參與死鎖的進程是當前系統中所有進程的子集

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一、死鎖產生的必要條件

1. 互斥條件
進程對所分配到的資源進行排它性使用，即在一段時間內，某資源只能被一個進程所占用。如果此時還有其他進程請求該資源，則請求進程只能等待，直至占有該資源的進程用完并釋放資源。

2. 請求和保持條件
進程已經保持了至少一個資源，但又提出新的資源請求，而該進程已經被其他進程占有，此時進行請求的進程將被阻塞，進入阻塞隊列，但是對自己已經獲得的資源保持不放。

3. 不可搶占條件
進程已獲得的資源在未使用之前不能被搶占，只能在進程使用完時由自己釋放。

4. 循環等待條件
在發生死鎖時，必然存在一個進程–資源的循環鏈，即進程集合{P0，P1，…，Pn}中的P0正在等待一個P1占用的資源，P1正在等待P2占用的資源，…，Pn正在等待已被P0占用的資源。

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二、處理死鎖的方法

1. 預防死鎖

（1）破壞“請求和保持”條件
（2）破壞“不可搶占”條件
可剝奪資源：即當某進程新的資源未滿足，釋放已占有的資源
（3）破壞“循環等待”條件
資源有序分配法：系統給每類資源賦予一個編號，每一個進程按編號遞增的順序請求資源，釋放則相反。

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2. 避免死鎖

利用銀行家算法避免死鎖。Dijkstra的銀行家算法，原本是為銀行系統設計的，以確保銀行在發放現金貸款時，不會發生不能滿足所有客戶需要的情況。
為實現銀行家算法，每一個新進程在進系統時，它必須申明在運行過程中，可能需要每種資源類型的最大單元數目，其數目不應超過系統所擁有的資源總量。當進程請求一組資源時，系統必須首先確定是否有足夠的資源分配給該進程。如果有，再進一步運算將資源分配給該進程后，是否會使系統處于不安全狀態。如果不會，才將資源分配給該進程。

銀行家算法中的數據結構：
（1）可利用資源向量Available
代表可利用的資源數目。
（2）最大需求矩陣Max
代表各進程對各類資源的最大需求。
（3）分配矩陣Allocation
代表各進程當前已分配的各類資源數目。
（4）需求矩陣Need 代表各進程尚需要的各類資源數目。最大需求矩陣減去分配矩陣（Need[i,j] = Max[i,j] - Allocation[i,j]）

銀行家算法的過程：

銀行家算法例題：

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3. 檢測死鎖

為了能對系統中是否發生了死鎖進行檢測，在系統中必須：保存有關資源的請求和分配信息；提供一種算法，它利用這些信息來檢測系統是否已經進入死鎖狀態。

安全性算法：
設置兩個向量
a.工作向量Work：提供給進程繼續運行所需的各類資源數目。它含有m個元素，在安全算法開始時Work = Available
b.Finash：它表示系統是否有足夠的資源分配給進程，使之運行完成。開始時，先令Finish[i] = false;當有足夠資源分配給進程時，再令Finish[i] = true;

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4. 解除死鎖

當發現有進程死鎖后，便應立即把它從死鎖狀態中解脫出來，常用的方法：
（1）剝奪（搶占）資源法：從其它進程剝奪足夠數量的資源給死鎖進程，以解除死鎖狀態。
（2）撤銷（終止）進程法：可以直接撤銷死鎖進程或撤銷代價最小的進程，直至有足夠的資源可用，死鎖狀態消除為止；所謂的代價是指優先級、運行代價、進程的重要性和價值等。
（3）進程回退法：需要設置還原點，讓一個或多個死鎖進程回退到足夠避免死鎖的地步。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的计算机操作系统——死锁(产生的必要条件与处理死锁的四个关卡)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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