死锁

死锁的定义

• 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。

• 如果死锁发生，会浪费大量系统资源，甚至导致系统崩溃。

为什么会出现死锁？

资源数量有限、锁和信号量错误使用

资源的使用方式：

“申请—分配—使用—释放”模式

可重用资源：可被多个进程多次使用

• 可抢占资源与与不可抢占资源

• 处理器、IO部件、内存、文件、数据库、信号量

可消耗资源：只可使用一次、可创建和销毁的资源

• 信号、中断、消息

活锁——》就绪

• 产生死锁的必要条件

• 互斥使用（资源独占）

• 占有且等待（请求和保持，部分分配）

• 不可抢占（不可剥夺）

• 循环等待

死锁定理：

• 如果资源分配图中没有环路，则系统中没有死锁

• 如果图中存在环路则系统中可能存在死锁

  • 环路是死锁存在的必要条件

• 如果每个资源类中只包含一个资源实例，则环路是死锁存在的充分必要条件

解决死锁的方法：

• 不考虑此问题（鸵鸟算法）

• 不让死锁发生

  • 死锁预防

    • 静态策略：设计核实的资源分配算法，不让死锁发生

  • 死锁避免

    • 动态策略：以不让死锁发生为目标，跟踪并评估资源分配过程，根据评估结果决策是否分配

• 让死锁发生

  • 死锁检测与接触

死锁预防

定义：

• 在设计系统时，通过确定资源分配算法，排除发生死锁的可能性

• 具体的做法是：防止产生死锁的四个必要条件中任何一个条件发生

银行家算法

Dijkstra提出（1965）

仿照银行发放贷款时采取的控制方式而设计的一种死锁避免算法

死锁的解除：

重要的是以最小的代价恢复系统的运行

方法如下：

• 撤销所有死锁进程

• 进程回退（Roll back）在启动

• 按照某种原则逐一撤销死锁进程，直到....

• 按照某种原则逐一抢占资源（资源被抢占的进程必须回退到之前的对应状态），直到....

哲学家就餐问题第一种解决方案

为防止死锁发生可采取的措施

• 最多允许4个哲学家同时坐在桌子周围

• 仅当一个哲学家左右两边的筷子都客用时，才允许他拿筷子

• 给所有哲学家编号，奇数号的哲学家必须首先拿左边的筷子，偶数号的哲学家则反之

哲学家就餐问题第二种解决方案

哲学家就餐问题第三种解决方案

使用管程解决哲学家就餐问题

哲学家就餐问题第四种解决方案

本讲重点