软考考点之死锁资源数计算

1、死锁：

指两个以上的进程都要求对方已经占有的资源，导致无法进行下去的现象。

2.产生死锁的必要条件

  从以上分析可见，如果在计算机系统中同时具备下面四个必要条件时，那麽会发生死锁。换句话说，只要下面四个条件有一个不具备，系统就不会出现死锁。

1. 互斥条件 ---> 独占锁的特点之一。
2. 请求与保持条件 ---> 独占锁的特点之一，尝试获取锁时并不会释放已经持有的锁
3. 不剥夺条件 ---> 独占锁的特点之一。
4. 循环等待条件 ---> 唯一需要记忆的造成死锁的条件。

  上面我们提到的这四个条件在死锁时会同时发生。也就是说，只要有一个必要条件不满足，则死锁就可以排除。
 

银行家算法的实现思想

     允许进程动态地申请资源，系统在每次实施资源分配之前，先计算资源分配的安全性，若此次资源分配安全（即资源分配后，系统能按某种顺序来为每个进程分配其所需的资源，直至最大需求，使每个进程都可以顺利地完成），便将资源分配给进程，否则不分配资源，让进程等待。

银行家算法主要分为两部分，安全检测和资源请求部分。该算法主要有四大数据结构：

下面简要介绍一下：

Resource：系统中的资源总量

Available：系统中尚未分配的，可以使用的资源量

Need：每个进程对每种资源的最大需求量。（一行代表某个进程，一列代表某种资源）

Allocation：目前已经分配的情况

安全检测

若在资源请求的时候，本次的请求超过了它最初的资源要求总量，那么该进程就会因为总资源数不足而挂起。如果满足那么继续判断： 如果申请的资源数，大于可以使用的资源数，那么该进程就会因为可用资源数不足而挂起。否则继续分配。

 

资源分配算法（此部分就是实现步骤）

下面用一个实例来说明银行家算法的实现：

如图，系统中有三种资源R1,R2,R3，总量分别是9，3，6。当前已经将他们分配给了4个进程，问是否存在一个安全序列P，使得这组进程在执行期间处于安全状态？

 

 

由前面的两个矩阵和总资源数，很容易算出可供分配的资源数为（0,1,1）.

如何得出的呢？

在Allocation(已经分配）分别竖着计算对应：

R1     R2      R3

9        2         5

总量为：9   3   6，所以得出剩余  0  1   1

 

于是我们就可以分析一下该算法的过程了：

1. 首先我们先按顺序，将所有的可分配资源分配给P1，得出此时P1的资源数（左边），和P1的最大资源需求数（右边的need）。发现此时p1的资源不足以让运行，于是不分配给p1，让它暂时挂起，继续判断：

P1进程，已经得到的资源，如上图   为：   1     0   0

加上末分配的资源     0 1 1，所以当前获得为的1    1     1

2. 接着我们按顺序，把所有的资源分配给P2，这个时候分配的资源数已经足够满足need矩阵了，程序顺利运行，然后退出的时候将所占有的资源全部释放，此时Available（可用资源数）增加，增加的量就是原P2所占有的量，从解题步骤来看，Available的数值就是我们之前假设的把所有资源都加在P2那时候的状态。

P2进程，已经获得的资源，如下图 为   6    1    2     ＋  0    1    1 ＝6    2    3    > 6   1   2,所以P2运行

运行后，释放   6     2      3

3. 此时因为资源增加了，可以将之前的P1再分配资源看看够不够，或者直接向下给P3分配。都可以，不过推荐第一种方式，因为怕遗漏。

P1进程，已经得到的资源，如上图   为：   1     0   0     ＋P1释放的资源      6   2   3 ＝7     2   3

4. 然后重复上面的操作，如果始终有某个进程不能满足，那么就不存在安全状态，否则全部程序能按此顺序完成，这就是安全状态。

我们发现，按照刚刚执行的顺序， <P2 ->P1->P3 ->P4>,那么这组进程一定不会发生死锁，也就是我们说的安全序列。

当然上面的P3和P1的顺序调换，也是安全序列。所以，安全序列有可能不止一个。 到了最后的进程退出的时候，注意到Available的值一定等于总资源数。