操作系统（8）---死锁

一、死锁

死锁：由于竞争资源或者通信关系，两个或多个进程在执行中出现永远互相等待有其他进程引发的事件。例如，在上文的生产者和消费者问题中，若是s1和s2的初值同时设为0，则会出现生产者等待消费者消费，消费者等待生产者生产，出现了永远互相等待，即死锁。

 

二、资源分类与分配

资源可分为：

• 可重用资源
  • 资源不能被删除且在任何时刻只能有一个进程使用
  • 进程释放资源后可被重用
  • 可能出现死锁（每个进程占用一部分资源并请求其他资源）
• 消耗资源
• 资源被创建和销毁
• 可能出现死锁（进程互相等待对方的消息，消息即消耗资源）

资源分配实例：

P1：等待R1，占用R2的一个实例，需要等待P2释放R1

P2：等待R3，占用R1和R2的另一个实例，需要等待P3释放R3

P3：等待R2，占用R3，需要等待P1或者P2释放R2的一个实例，但P1需要等待P2

不难看出，P2和P3在互相等待，出现死锁。

P1：等待R1，占用R2的一个实例，需要等待P2或P3释放R1

P2：占用R1，无需等待

P3：等待R2，占用R1的一个实例，需要等待P1或P4释放R2

P4：占用R2，无需等待

可以看出，只要P2/P4释放资源后，P1/P3就可以占用R1/R2资源进行执行，有循环等待，但没有所死。

 

三、死锁的出现条件与处理方法

以上资源分配的例子可以看出，死锁出现的四个必要条件：

• 互斥
• 持有并等待（占有资源且等待资源）
• 非抢占（资源只能由进程使用完后自主释放）
• 循环等待（e.g p0等待p1，p1等待p2，p2等待p0）

死锁处理方法：

• 预防：限制并发进程对资源的请求，是系统在任何时刻都不满足死锁的必要条件。（比如，把互斥的共享资源封装为可同时访问；进程不持有资源，开始执行时直接请求到所有资源等）该处理方法的问题是，会破坏很多进程管理的原有机制，如进程互斥访问共享资源的机制。
• 避免（再分配资源先判断是否会出现死锁）——>银行家算法
  • 要求进程声明需要资源的最大数目（单次借款最大数）
  • 限制提供与分配的资源数量，只确保满足进程的最大需求（借款限额度）
  • 动态检查资源分配状态，确保不会出现循环等待
• 检测和恢复（在检测到锁死之后进行恢复，但通常操作系统选择忽略，需要使用者自己杀死进程）

四、系统资源分配的安全状态与银行家算法

系统资源分配的安全状态：