第三章 产生死锁的原因和必要条件

关于死锁:多道程序系统借助并发执行改善资源利用率,提高系统吞吐量,但可能发生一种危险——死锁。

死锁(Deadlock):指多个进程在运行过程中,因争夺资源而造成的一种僵局。当进程处于这种状态时,若无外力作用,它们都将无法再向前推进。

产生死锁的原因可归结为如下两点:

1.竞争资源。系统中供多个进程共享的资源如打印机、公用队列等的数目不满足需要时,会引起资源竞争而产生死锁。

2.进程间推进顺序非法。进程在运行过程中,请求和释放资源的顺序不当,同样会导致死锁。

产生死锁的必要条件:v形成死锁的四个必要条件(四个条件都具备就会死锁,缺一就不会死锁)

①互斥条件:进程对所分配到的资源进行排他性使用

②请求和保持条件:进程已经保持了至少一个资源,又提出新的资源请求,而新请求资源被其他进程占有只能造成自身进程阻塞,但对自己已获得的其他资源保持不放,必然影响其他进程。

③不剥夺条件:进程已获得的资源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

破坏这4个条件即是处理死锁的方法

处理死锁的基本方法 

事先预防:

①预防死锁

设置限制条件,破坏四个必要条件的一个或几个,预防发生死锁。

较易实现。限制条件的严格也会导致系统资源利用率和系统吞吐量降低。

②避免死锁

不须事先限制,破坏四个必要条件,而是在资源的动态分配过程中,用某种方法去防止系统进入不安全状态,从而避免发生死锁。

这种事先加以较弱限制的方法,实现上有一定难度,但可获较高的资源利用率及系统吞吐量,目前在较完善的系统中,常用此方法来避免发生死锁。

事后处理:

③检测死锁。

允许系统运行过程中发生死锁,但通过系统检测机构可及时的检测出,能精确确定与死锁有关的进程和资源;然后采取适当的措施,从系统中将已发生的死锁清除掉。

④解除死锁。

与死锁检测配套的一种措施。

常用的实施方法:撤销或挂起一些进程,以便回收一些资源并将他们分配给已阻塞进程,使之转为就绪以继续运行。

死锁的检测与解除措施,有可能使系统获得较好的资源利用率和吞吐量(死锁几率不一定很高),但在实现上难度也最大。

五、预防死锁的方法

1.预防死锁

资源的排他性无法更改,故在其他3个条件上入手

①摒弃“请求和保持”条件:所有进程开始运行前,必须一次性的申请其在整个运行过程所需的全部资源(AND)。算法简单、易于实现且很安全。但缺点是资源浪费严重、或进程延迟运行。

②摒弃“不剥夺”条件:允许进程先运行,但当提出的新要求不被满足时必须释放它已保持的所有资源,待以后需要时再重新申请。实现比较复杂且付出很大代价。可能会造成前功尽弃,反复申请和释放等情况。

③摒弃“环路等待”条件

有序设置资源:将所有资源按类型进行线性排队,赋予不同序号。所有进程对资源的请求必须严格按照资源序号递增的次序提出,这样在所形成的资源分配图中,不可能会出现环路。

与前两种策略比较,资源利用率和系统吞吐量都有较明显的改善。但也存在严重问题:

资源编号限制新设备的增加;

应用中的使用设备顺序与规定的顺序并不协调;

限制了用户编程自由。

2.避免死锁

上述方法限制条件都太强;造成一定的应用不便。采用避免死锁的方法则是只施加较弱限制条件,从而获得令人满意的系统性能。

名词:安全状态:系统能按某种进程顺序为每个进程分配所需资源,直至满足每个进程对资源的最大需求,并能顺利完成。

不安全状态:系统无法找到一种使多个进程能够顺利分配资源执行完的安全序列。

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