死锁详解(预防,避免,检测,解除)

     死锁: 指多个进程/线程并发执行中,由于争抢资源而造成的阻塞现象。

     产生死锁的必要条件:   

        1.互斥:进程请求的资源是临界资源

        2.请求并保持:进程占有了资源,并同时请求其他资源

        3.不可剥夺条件:进程占有的资源在未使用完之前,不可被剥夺

        4.环路等待

     解决死锁的方法:

        预防死锁: 破坏产生死锁的条件

          资源一次性分配:一次性分配所有资源,这样就不会再有请求了:(破坏请求条件)
          只要有一个资源得不到分配,也不给这个进程分配其他的资源:(破坏请保持条件)
          可剥夺资源:即当某进程获得了部分资源,但得不到其它资源,则释放已占有的资源(破坏不可剥夺条件)
          资源有序分配法:系统给每类资源赋予一个编号,每一个进程按编号递增的顺序请求资源,释放则相反(破坏环路等待条件)

          1.码上预防死锁: 保证顺序加锁,比较mutex对象地址,始终先加锁地址比较小的

          2.使用超时放弃机制

        避免死锁: 银行家算法

          预防死锁的方法严重影响OS性能,所以使用银行家算法避免死锁。

          银行家算法:

             (1) 可利用资源向量Available。这是一个含有m个元素的数组,其中的每一个元素代表一类可利用的资源数目。

                  (2) 最大需求矩阵Max。这是一个n×m的矩阵,它定义了系统中n个进程中的每一个进程对m类资源的最大需求。

                  (3) 分配矩阵Allocation。这也是一个n×m的矩阵,它定义了系统中每一类资源当前已分配给每一进程的资源数。

                                       (4) 需求矩阵Need。这也是一个n×m的矩阵,用以表示每一个进程尚需的各类资源数。

                  上述三个矩阵间存在下述关系:Allocation[i,j] + Need[i, j] = Max[i, j]  

             OS按照银行家制定的规则为进程分配资源 --- 1.请求是否可以分配(<Max,<Avai) 2.分配资源,用安全性算法检测

             设Requesti是进程Pi的请求向量,如果Requesti[j]=K,表示进程Pi需要K个R j类型的资源。当Pi发出资源请求后,系统按下述步骤进行检查:

                 设 (1) 如果Requesti[j]≤Need[i,j],便转向步骤(2);否则认为出错,因为它所需要的资源数已超过它所宣布的最大值。

                   (2) 如果Requesti[j]≤Available[j],便转向步骤(3);否则,表示尚无足够资源,Pi须等待。

                      (3) 系统试探着把资源分配给进程Pi,并修改下面数据结构中的数值:
                      Available[j]:= Available[j]-Request i[j];
                      Allocation[i,j]:= Allocation[i,j]+Request i[j];
                      Need[i,j]:= Need[i,j]-Request i[j];

                   (4) 系统执行安全性算法,检查此次资源分配后系统是否处于安全状态。若安全,才正式将资源分配给进程Pi,以完成本次分配;否则,将本次的试探分配作废,恢复原来的资源分配状态,让进程Pi等待。

              安全性算法过程:

                   (1) 设置两个向量:  
                        ① 工作向量Work,它表示系统可提供给进程继续运行所需的各类资源数目,它含有m个元素,在执行安全算法开始时,Work=Available。  
                        ② Finish,它表示系统是否有足够的资源分配给进程,使之运行完成。开始时先做Finish[i]=false;当有足够资源分配给进程时,再令Finish[i]=true。
                   (2) 从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程:   
                        ① Finish[i]=false;  
                        ② Need[i,j]≤Work[j];若找到,执行步骤(3),否则,执行步骤(4)。
                   (3) 当进程Pi获得资源后,可顺利执行,直至完成,并释放出分配给它的资源,故应执行:
                        Work[j]= Work[j]+Allocation[i,j];
                        Finish[i]=true;
                        go to step 2;
                   (4) 如果所有进程的Finish[i]=true都满足,则表示系统处于安全状态;否则,系统处于不安全状态。

        检查死锁: 资源分配图简化法

           1.为每个进程,资源标识

            2.画出资源分配和请求图

              3.开始化简资源分配图,如果能化简完所有箭头,则表示无死锁

        解除死锁: 剥夺资源/销毁进程

           1.剥夺其他线程资源,给死锁进程用

           2.可以直接撤消死锁进程或撤消代价最小的进程,直至有足够的资源可用,死锁状态消除为止

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