計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)——死鎖

前言：死鎖：指多個(gè)進(jìn)程因競(jìng)爭(zhēng)共享資源而造成的一種僵局，若無(wú)外力作用，這些進(jìn)程都將永遠(yuǎn)不能再向前推進(jìn)。如果死鎖發(fā)生，會(huì)浪費(fèi)大量的系統(tǒng)資源，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)崩潰。

關(guān)于死鎖的結(jié)論：

參與死鎖的進(jìn)程最少是兩個(gè)

參與死鎖的所有進(jìn)程都在等待資源

參與死鎖的進(jìn)程是當(dāng)前系統(tǒng)中所有進(jìn)程的子集

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一、死鎖產(chǎn)生的必要條件

1. 互斥條件
進(jìn)程對(duì)所分配到的資源進(jìn)行排它性使用，即在一段時(shí)間內(nèi)，某資源只能被一個(gè)進(jìn)程所占用。如果此時(shí)還有其他進(jìn)程請(qǐng)求該資源，則請(qǐng)求進(jìn)程只能等待，直至占有該資源的進(jìn)程用完并釋放資源。

2. 請(qǐng)求和保持條件
進(jìn)程已經(jīng)保持了至少一個(gè)資源，但又提出新的資源請(qǐng)求，而該進(jìn)程已經(jīng)被其他進(jìn)程占有，此時(shí)進(jìn)行請(qǐng)求的進(jìn)程將被阻塞，進(jìn)入阻塞隊(duì)列，但是對(duì)自己已經(jīng)獲得的資源保持不放。

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

4. 循環(huán)等待條件
在發(fā)生死鎖時(shí)，必然存在一個(gè)進(jìn)程–資源的循環(huán)鏈，即進(jìn)程集合{P0，P1，…，Pn}中的P0正在等待一個(gè)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(yù)防死鎖

（1）破壞“請(qǐng)求和保持”條件
（2）破壞“不可搶占”條件
可剝奪資源：即當(dāng)某進(jìn)程新的資源未滿足，釋放已占有的資源
（3）破壞“循環(huán)等待”條件
資源有序分配法：系統(tǒng)給每類資源賦予一個(gè)編號(hào)，每一個(gè)進(jìn)程按編號(hào)遞增的順序請(qǐng)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(tǒng)設(shè)計(jì)的，以確保銀行在發(fā)放現(xiàn)金貸款時(shí)，不會(huì)發(fā)生不能滿足所有客戶需要的情況。
為實(shí)現(xiàn)銀行家算法，每一個(gè)新進(jìn)程在進(jìn)系統(tǒng)時(shí)，它必須申明在運(yùn)行過(guò)程中，可能需要每種資源類型的最大單元數(shù)目，其數(shù)目不應(yīng)超過(guò)系統(tǒng)所擁有的資源總量。當(dāng)進(jìn)程請(qǐng)求一組資源時(shí)，系統(tǒng)必須首先確定是否有足夠的資源分配給該進(jìn)程。如果有，再進(jìn)一步運(yùn)算將資源分配給該進(jìn)程后，是否會(huì)使系統(tǒng)處于不安全狀態(tài)。如果不會(huì)，才將資源分配給該進(jìn)程。

銀行家算法中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：
（1）可利用資源向量Available
代表可利用的資源數(shù)目。
（2）最大需求矩陣Max
代表各進(jìn)程對(duì)各類資源的最大需求。
（3）分配矩陣Allocation
代表各進(jìn)程當(dāng)前已分配的各類資源數(shù)目。
（4）需求矩陣Need 代表各進(jìn)程尚需要的各類資源數(shù)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(guò)程：

銀行家算法例題：

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3. 檢測(cè)死鎖

為了能對(duì)系統(tǒng)中是否發(fā)生了死鎖進(jìn)行檢測(cè)，在系統(tǒng)中必須：保存有關(guān)資源的請(qǐng)求和分配信息；提供一種算法，它利用這些信息來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)是否已經(jīng)進(jìn)入死鎖狀態(tài)。

安全性算法：
設(shè)置兩個(gè)向量
a.工作向量Work：提供給進(jìn)程繼續(xù)運(yùn)行所需的各類資源數(shù)目。它含有m個(gè)元素，在安全算法開(kāi)始時(shí)Work = Available
b.Finash：它表示系統(tǒng)是否有足夠的資源分配給進(jìn)程，使之運(yùn)行完成。開(kāi)始時(shí)，先令Finish[i] = false;當(dāng)有足夠資源分配給進(jìn)程時(shí)，再令Finish[i] = true;

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4. 解除死鎖

當(dāng)發(fā)現(xiàn)有進(jìn)程死鎖后，便應(yīng)立即把它從死鎖狀態(tài)中解脫出來(lái)，常用的方法：
（1）剝奪（搶占）資源法：從其它進(jìn)程剝奪足夠數(shù)量的資源給死鎖進(jìn)程，以解除死鎖狀態(tài)。
（2）撤銷（終止）進(jìn)程法：可以直接撤銷死鎖進(jìn)程或撤銷代價(jià)最小的進(jìn)程，直至有足夠的資源可用，死鎖狀態(tài)消除為止；所謂的代價(jià)是指優(yōu)先級(jí)、運(yùn)行代價(jià)、進(jìn)程的重要性和價(jià)值等。
（3）進(jìn)程回退法：需要設(shè)置還原點(diǎn)，讓一個(gè)或多個(gè)死鎖進(jìn)程回退到足夠避免死鎖的地步。

總結(jié)

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?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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