死锁及其处理方法
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死锁:是指两个或两个以上的进程在执行过程中,由于竞争共享资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象,若无外力作用,它们都将无法推进下去。
死锁发生的四个必要条件:
1)互斥条件:指进程对所分配到的资源进行排它性使用,即在一段时间内某资源只由一个进程占用。如果此时还有其它进程请求资源,则请求者只能等待,直至占有资源的进程用毕释放。
2)请求和保持条件:指进程已经保持至少一个资源,但又提出了新的资源请求,而该资源已被其它进程占有,此时请求进程阻塞,但又对自己已获得的其它资源保持不放。
3)不剥夺条件:指进程已获得的资源,在未使用完之前,不能被剥夺,只能在使用完时由自己释放。
4)环路等待条件:指在发生死锁时,必然存在一个进程——资源的环形链,即进程集合{P0,P1,P2,···,Pn}中的P0正在等待一个P1占用的资源;P1正在等待P2占用的资源,……,Pn正在等待已被P0占用的资源。
产生原因
1)竞争资源引起进程死锁
2)竞争不可剥夺资源
3)竞争临时资源
预防
我们可以从死锁的原因,尤其是产生死锁的四个必要条件来预防死锁,只要打破四个必要条件之一就能有效预防死锁的发生:
打破互斥条件:改造独占性资源为虚拟资源,大部分资源已无法改造。
打破不可抢占条件:当一进程占有一独占性资源后又申请一独占性资源而无法满足,则退出原占有的资源。
打破占有且申请条件:采用资源预先分配策略,即进程运行前申请全部资源,满足则运行,不然就等待,这样就不会占有且申请。
打破循环等待条件:实现资源有序分配策略,对所有设备实现分类编号,所有进程只能采用按序号递增的形式申请资源。
避免死锁:
预防死锁的几种策略,会严重地损害系统性能。因此在避免死锁时,要施加较弱的限制,从而获得较满意的系统性能。由于在避免死锁的策略中,允许进程动态地申请资源。因而,系统在进行资源分配之前预先计算资源分配的安全性。若此次分配不会导致系统进入不安全状态,则将资源分配给进程;否则,进程等待。其中最具有代表性的避免死锁算法是银行家算法。
检测死锁
首先为每个进程和每个资源指定一个唯一的号码;
先检测:此方法允许系统在运行过程中发生死锁。可通过系统所设置的检测机构,及时地检测出死锁的发生,并精确地确定与死锁有关的进程和资源。检测方法包括定时检测、效率低时检测、进程等待时检测等。
然后解除死锁:采取适当措施,从系统中将已发生的死锁清除掉。
当检测到系统中已发生死锁时,须将进程从死锁状态中解脱出来。常用的实施方法是撤销或挂起一些进程,以便回收一些资源,再将这些资源分配给已处于阻塞状态的进程,使之转为就绪状态,以继续运行。死锁的检测和解除措施,有可能使系统获得较好的资源利用率和吞吐量,但在实现上难度也最大。
解除死锁:
当发现有进程死锁后,便应立即把它从死锁状态中解脱出来,常采用的方法有:
剥夺资源:从其它进程剥夺足够数量的资源给死锁进程,以解除死锁状态;
撤消进程:可以直接撤消死锁进程或撤消代价最小的进程,直至有足够的资源可用,死锁状态.消除为止;所谓代价是指优先级、运行代价、进程的重要性和价值等。
1、撤消陷于死锁的全部进程;
2、逐个撤消陷于死锁的进程,直到死锁不存在;
3、从陷于死锁的进程中逐个强迫放弃所占用的资源,直至死锁消失。
4、从另外一些进程那里强行剥夺足够数量的资源分配给死锁进程,以解除死锁状态