【操作系统】2.4 死锁

1. 什么是死锁？

定义: 在多道程序系统中，由于多个进程的并发执行，改善了系统的利用率并提高了系统的处理能力，与此同时带来了——死锁。所谓死锁，指的是多个进程因为竞争资源而造成的一种僵局（相互等待），若无外力，这些进程都无法推进。

2. 进程死锁、饥饿、死循环的区别？

• 死锁（两个或两个以上的进程同时）
• 饥饿，可能只有一个进程
• 死锁和饥饿是操作系统的问题，死循环是被管理者的问题
  

3. 死锁产生的必要条件

• 互斥条件
• 不剥夺条件
• 请求和保持条件
• 循环等待条件
  

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4. 什么时候会发生死锁？

1. 对系统资源的竞争。各进程对不可剥夺的资源（如打印机）的竞争可能引起死锁，对可剥夺的资 源（CPU）的竞争是不会引起死锁的。
2. 进程推进顺序非法。请求和释放资源的顺序不当，也同样会导致死锁。例如，并发执行的进程P1、
   P2 分别申请并占有了资源 R1、R2，之后进程P1又紧接着申请资源R2，而进程P2又申请资源R1， 两者会因为申请的资源被对方占有而阻塞，从而发生死锁。
3. 信号量的使用不当也会造成死锁。如生产者-消费者问题中，如果实现互斥的P操作在实现同步的 P操作之前，就有可能导致死锁。（可以把互斥信号量、同步信号量也看做是一种抽象的系统资 源）

• 总之，对不可剥夺资源的不合理分配，可能导致死锁。

5.死锁处理策略

1. 预防死锁。破坏死锁产生的四个必要条件中的一个或几个。
2. 避免死锁。用某种方法防止系统进入不安全状态，从而避免死锁（银行家算法）
3. 死锁的检测和解除。允许死锁的发生，不过操作系统会负责检测出死锁的发生，然后采取某种措 施解除死锁。

5.1 预防死锁（死锁预防）

1. 破坏互斥条件
   互斥条件：只有对必须互斥使用的资源的争抢才会导致死锁。 如果把只能互斥使用的资源改造为允许共享使用，则系统不会进入死锁状态。比如: SPOOLing技术。 操作系统可以采用 SPOOLing 技术把独占设备在逻辑上改造成共享设备。比如，用SPOOLing技术将打 印机改造为共享设备…

   该策略的缺点：并不是所有的资源都可以改造成可共享使用的资源。并且为了系统安全，很多地方 还必须保护这种互斥性。因此，很多时候都无法破坏互斥条件。

2. 破坏不剥夺条件
   不剥夺条件：进程所获得的资源在未使用完之前，不能由其他进程强行夺走，只能主动释放。

   破坏不剥夺条件：
   方案一：当某个进程请求新的资源得不到满足时，它必须立即释放保持的所有资源，待以后需要时 再重新申请。也就是说，即使某些资源尚未使用完，也需要主动释放，从而破坏了不可剥夺条件。
   方案二：当某个进程需要的资源被其他进程所占有的时候，可以由操作系统协助，将想要的资源强 行剥夺。这种方式一般需要考虑各进程的优先级（比如：剥夺调度方式，就是将处理机资源强行剥 夺给优先级更高的进程使用） 该策略的缺点：

   1. 实现起来比较复杂。
   2. 释放已获得的资源可能造成前一阶段工作的失效。因此这种方法一般只适用于易保存和恢复状态 的资源，如CPU。
   3. 反复地申请和释放资源会增加系统开销，降低系统吞吐量。
   4. 若采用方案一，意味着只要暂时得不到某个资源，之前获得的那些资源就都需要放弃，以后再重 新申请。如果一直发生这样的情况，就会导致进程饥饿。

3. 破坏请求和保持条件
   

4. 破坏循环等待条件
   

死锁的必要条件，解决方法

死锁避免，死锁的解决方法

死锁常见计算题型

5.2 死锁处理策略

安全状态

安全状态定义：系统在分配资源时，能够找到一条安全序列满足各个进程的最大的资源的需求。

错题1