第3章-2 处理机调度与死锁

3.5 死锁概述

死锁：多个进程因竞争共享资源而造成的一种僵局，若无外力作用，这些进程都将永远不能再向前推进。

一组进程中，每个进程都无限等待被该组进程中另一进程所占有的资源，因而永远无法得到的资源，这种现象称为进程死锁，这一组进程就称为死锁进程。

3.5.1 资源问题

引起死锁的临界资源：打印机、数据文件、队列、信号量。

1. 可重复性资源和消耗性资源

可重用性资源:
例如：打印机，刻录机
供用户重复使用多次的资源，具有如下性质：
只能分配给一个进程使用，不允许多个进程共享。
有一定的使用顺序。 1）请求资源； 2）使用资源； 3）释放资源。
可重用性资源中的单元数目是相对固定，不能创建也不能删除.
可消耗性资源:
也称为临时性资源，是在进程运行期间，由进程动态地创建和消耗，数量不断变化。如：进程间通信的消息。

2. 可抢占性资源和不可抢占性资源

可抢占资源:
某进程在获得这类资源后，该资源可以再被其它进程或系统抢占。例如：优先级高的进程可抢占CPU。
例如：处理机，主存，这类资源不会引起死锁。
不可抢占资源:
系统把某资源分配给该进程后，就不能将它强行收回，只能在进程用完后自行释放。例如：刻录机、打印机、 磁带机 这类资源的使用可能会引起死锁发生。

3.5.2 产生死锁的原因

1. 竞争不可抢占资源引起死锁
   系统中的资源数目不能满足各个进程的需要，会引起进程对资源的竞争而产生死锁。

文件：可重用不可抢占资源
P1 :
open（f1,w）
open（f2,w ） open(f1,w)
P2 :
open(f2,w)
open(f1,w)

2. 竞争可消耗资源引起死锁
   进程利用消息通信时可能形成死锁问题。 m1, m2, m3是可消耗性资源 : P1产生消息m1,send(p2,m1)发送给P2

P1： send(P2,m1); receive(p3,m3);
P2： send(P3,m2); receive(p1,m1);
P3： send(P1,m3); receive(p2,m2);

3. 进程的推进顺序不当

1. 进程在运行过程中,请求和释放资源的顺序不当，也可能造成死锁.
2. 进程P1和P2并发执行时，按照曲线①②③顺序推进时，两进程顺利完成。
3. 按曲线④的顺序推进时，进入不安全区D内，两进程再推进会产生死锁。
   

3.5.3 死锁的必要条件

产生死锁必须具备4个条件；只要其中1个不成立，死锁就不会产生:

互斥使用：在一段时间内，一个资源只能由一个进程独占使用，若别的进程也要求该资源，则须等待其占用者释放；
请求和保持：允许进程在不释放其所占资源的情况下,请求并等待分配新的资源；
不可抢占：进程所获得的资源在未使用完之前，不能被其它进程强行夺走，只能由其自身释放；
循环等待：存在一个进程集合{P0，P1，…Pn}，P0正在等待一个P1占用的资源，P1正在等待一个P2占用的资源，…。

3.5.4 处理死锁的方法

预防死锁：通过设置某些限制条件，破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或者几个，预防死锁。

避免死锁：在资源的动态分配过程中，用某种方法防止系统进入不安全状态，避免死锁。

检测死锁：检测机构及时检测死锁的发生，确定与死锁有关的进程与资源，采取措施，从系统中将已发生的死锁清除。

解除死锁：通过撤消和挂起一些进程，回收一些资源，分配给处于阻塞状态的进程，使之转为就绪状态。

从1-4对死锁的防范程度逐渐减弱，但对应资源利用率提高。

3.6 预防死锁

破坏死锁的必要条件中的一个或几个，避免死锁发生。
互斥条件是非共享设备所必须的，应加以保证。

1. 破坏“请求和保持”条件
2. 破坏“不可抢占”