操作系统 第三章 死锁--笔记

注意区分两个概念
死锁（Deadlock）：指进程之间无休止地相互等待
饥饿（Starvation）：指一个进程无休止地等待

在多道程序系统中，虽然可借助于多个程序的并发执行来改善系统的资源利用率，提高系统吞吐量，但可能引发死锁（因为上面也提到了死锁是进程间无休止地相互等待）

进一步分析：
死锁是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当程序处于这种状态时，若无外力作用，他们都将无法再向前推进，因此可以看出：关于死锁，根本不存在完美、圆满的解决方案。
饥饿与饿死反映了资源分配策略的不公平性，死锁是因为进程竞争资源，但系统拥有的数量有限，或并发进程推进的顺序不当而造成的一种永远等待资源的僵局。而饥饿是指每个资源占用者都在有限时间内释放占用资源，但申请进程仍然长时间得不到资源的现象。

综上所述：产生饥饿并不一定意味着一定产生死锁

【实例】

死锁产生的原因：双方都拥有部分资源，同时在申请对方已占有的资源。

因此产生死锁的原因为：

1. 竞争资源。例如系统中供多个进程共享的资源
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

系统中的资源可分为两类：
··可剥夺和非剥夺性资源
可剥夺性资源：分配给进程后可以被高优先级的进程剥夺。如CPU和主存。
不可剥夺性资源：分配给进程后只能在进程用完后释放。如磁带机、打印机等。
··永久性资源和临时性资源
永久性：打印机。可顺序重复使用
临时性：进程产生被其他进程短暂使用的资源，如数据资源：“生产者/消费者”算法中的信号量。它可能引起死锁。

补充所有的硬件资源及部分软件资源属于永久资源；而部分软件资源（如：信号量、中断信号及交互作用时产生的信息等）属于临时性/消耗性资源。

进程推进顺序对死锁的影响

分析：
若并发进程P1和P2按曲线④所示的顺序推进，它们将进入不安全区D内。此时P1保持了资源R1, P2保持了资源R2, 系统处于不安全状态。因为，这时两进程再向前推进，便可能发生死锁。例如，当P1运行到P1:Request(R2)时，将因R2已被P2占用而阻塞；当P2运行到P2: Request(R1)时，也将因R1已被P1占用而阻塞，于是发生了进程死锁。

产生死锁的四个必要条件：（四个条件都具备就会死锁，缺一不可）

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，而新的资源请求又被其他进程占有只能造成自身进程被阻塞，但对自己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，只能在使用完时有自己释放。
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）

事先预防
1.预防死锁：设置限制条件，破坏四个必要条件（较容易实现，限制条件的严格也会降低自愿利用率和吞吐量）
2.避免死锁：用某种方法防止系统进入不安全状态（实现上有一定难度，但可获得较高吞吐量）

事后处理
1.检测死锁。
2.解除死锁：
与检测死锁配套使用
常用的方法：撤销或挂起一些进程，回收部分资源分配给已阻塞的进程

预防死锁的方法

资源的排他性无法更改，需要在其他三个条件上入手

1.破坏“请求保持条件”：所有进程开始运行之前，必须一次性申请所需的全部资源（AND信号量集）—算法简单、易于实现、安全。但缺点是资源浪费严重、进程会延迟运行。

2.破坏“不剥夺条件”：允许进程先运行，当提出的新的要求不被满足时必须释放它自己保持的全部资源，以后需要时再次重新申请，----实现起来较为复杂且代价大，可能出现反复申请和释放等情况。

3.破坏“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，所有进程必须严格按照序号进行资源请求。----与前两种相比资源利用率和吞吐量明显改善，但是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。p20