死锁

1、死锁的基本定义

死锁是指两个或者两个以上的进程在执行的过程中，由于竞争资源或有彼此通信造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，他们都将无法执行下去。比如进程A持有进程B所需的资源，进程B持有进程C所需的资源，进程C持有进程A所持有的资源，那么A要执行需要等待C执行结束，进程B要执行需要等待进程A,进程C要执行要等待进程B执行结束，从而形成了一个闭环和互相等待的状态，那么显然，谁也不可能执行结束，此时就产生了死锁。参与死锁的进程称为死锁进程。

2、死锁产生的四个必要条件

1. 资源互斥：某段时间内资源只能分配并被某个进程占有；
2. 请求和保持：指进程已经持有一个或多个资源了，仍请求新的资源，而该资源被其他进程所占有，但又对自己所持有的其他资源不释放；
3. 不可剥夺：指进程已经获得的资源，在未使用之前，不可被剥夺；
4. 循环等待：即进程之间相互等待对方释放自己请求的资源，同时自己又占用其他进程请求的资源。

3、解决方法

3.1 死锁预防

破环死锁产生的条件，避免死锁的产生，如银行家算法，该算法由Dijkstra E.W 于1968年提出。另外还有有序资源分配法也可预防死锁的发生。

3.1.1 银行家算法

银行家算法顾名思义是来源于银行的借贷业务，一定数量的本金要应多个客户的借贷周转，为了防止银行家资金无法周转而倒闭，对每一笔贷款，必须考察其是否能限期归还。在操作系统中研究资源分配策略时也有类似问题，系统中有限的资源要供多个进程使用，必须保证得到的资源的进程能在有限的时间内归还资源，以供其他进程使用资源。如果资源分配不得到就会发生进程循环等待资源，则进程都无法继续执行下去的死锁现象。
把一个进程需要和已占有资源的情况记录在进程控制中，假定进程控制块PCB其中“状态”有就绪态、等待态和完成态。当进程在处于等待态时，表示系统不能满足该进程当前的资源申请。“资源需求总量”表示进程在整个执行过程中总共要申请的资源量。显然，每个进程的资源需求总量不能超过系统拥有的资源总数， 银行算法进行资源分配可以避免死锁。

3.1.2 有序资源分配法

这种算法资源按某种规则系统中的所有资源统一编号（例如打印机为1、磁带机为2、磁盘为3、等等），申请时必须以上升的次序。系统要求申请进程：
1. 对它所必须使用的而且属于同一类的所有资源，必须一次申请完；
2. 在申请不同类资源时，必须按各类设备的编号依次申请。例如：进程PA，使用资源的顺序是R1，R2； 进程PB，使用资源的顺序是R2，R1；若采用动态分配有可能形成环路条件，造成死锁。
采用有序资源分配法：R1的编号为1，R2的编号为2；PA：申请次序应是：R1，R2；PB：申请次序应是：R1，R2；这样就破坏了环路条件，避免了死锁的发生。

3.2 死锁避免

系统对进程发出的每一个系统能够满足的资源申请进行动态检查，并根据检查结果（是否会发生死锁）决定是否分配资源。

3.3 死锁检测和排除

及时的检测出死锁的发生，并精确的确定与死锁相关的进程和资源，然后解除死锁。常用的检测死锁的方法有：定时检测、效率低时检测、进程等待时检测等。
死锁排除的方法：
1. 撤销陷于死锁的全部进程；
2. 逐个撤销陷于死锁的进程，直至死锁不存在；
3. 从陷于死锁的进程中逐个强迫放弃所占用的资源，直至死锁消失；
4. 从其他占用资源的进程那强制夺取死锁进程所需的资源，解除死锁状态。