文章目录

前言
一、死锁的定义
- 1.死锁的引出
- 2.死锁产生原因
二、死锁策略
总结

前言

提示：以下是本篇文章正文内容

一、死锁的定义

1.死锁的引出

死锁 (deallocks)：是指两个或两个以上的进程（线程）在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程（线程）称为死锁进程（线程）

生产者 --消费者问题

//用文件定义 共享缓冲区
int fd = open("buffer.txt");
write(fd, 0, sizeof(int));//写in
write(fd, 0, sizeof(int));//写out

//信号量的定义和初始化
semaphore full = 0;//生产的产品的个数
semaphore empty = BUFFER_SIZE;//空闲缓冲区的个数
semaphore mutex = 1;//互斥信号量

//生产者
Producer(item)
{
    
    
    P(empty);//生产者先判断 缓存区个数 empty是否满了，empty == 0，阻塞
    P(mutex);//操作文件前，用mutex防止其他进程操作该文件
    读入in，将item写到in的位置上
    V(mutex);//使用完文件，释放文件资源
    V(full);//生产者生产产品，增加full，消费者就可以消费了
}

//消费者
Consumer()
{
    
    
    P(full);//当full == 0,缓冲区空了，阻塞
    P(mutex);
    读入out，从文件中的out位置读出到item，打印item;
    V(mutex);
    V(empty);//消费者消耗产品，增加缓冲区个数，增加empty，生产者就可以继续生产了
}

这时不管是生产者还是消费者都是先调用P(empty)/P(full),然后再调用互斥信号量mutex，进程能正确的执行

但是如果我们将这两个先后顺序调换一下：
在这里插入图片描述
在这里假设 mutex初值是1，empty初值是0，缓冲区取满了
在生产者中，P(mutex) 会把 mutex 变成 0，// P(empty) 会把 empty 变成 -1，生产者阻塞，然后消费者启动，P(mutex)，mutex是0，执行P(mutex)将mutex变成 -1，消费者阻塞，此时消费者和生产者都阻塞了

生产者要执行，需要把empty释放了，即消费者要执行 V(empty)，当前消费者卡在 P(mutex)，释放不了

消费者要执行，需要生产者把 mutex释放了，生产者要执行 V(metux)，生产者卡在上边的 P(empty)，也释放不了

生产者在P(empty)往下执行，依赖于消费者，消费者要往下执行，又依赖生产者P(empty)下边的指令，形成环路等待，死锁。

2.死锁产生原因

原因：
(1)系统资源的竞争
系统资源的竞争导致系统资源不足，以及资源分配不当，导致死锁。

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(2)进程运行推进顺序不合适
进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，会导致死锁。
在这里插入图片描述

死锁的四个必要条件

1.互斥条件：

一个资源每次只能被一个进程使用，即在一段时间内某资源仅为一个进程所占有。此时若有其他进程请求该资源，则请求进程只能等待。

2.请求和保持条件：

一个进程本身占有资源（一种或多种），同时还有资源未得到满足，正在等待其他进程释放该资源。

3.不可抢占条件：

别人已经占有了某项资源，不能因为自己也需要该资源，就去把别人的资源抢过来。

4.循环等待条件：

若干进程间形成首尾相接循环等待资源的关系

在这里插入图片描述

这四个条件是死锁的必要条件，只要系统发生死锁，这些条件必然成立，而只要上述条件之一不满足，就不会发生死锁。

二、死锁策略

死锁处理方法概述

1.死锁预防
破坏死锁出现的条件，不要 占有资源 又申请其他资源

2.死锁避免
检测每个资源请求，如果造成死锁就拒绝

3.死锁检测 + 恢复
检测到死锁出现时，让一些进程回滚，让出资源

4.死锁忽略
好像没有出现死锁一样

1.死锁预防

方法1：
在进程执行前，一次性申请所有需要的资源，不会占有资源再去申请其他资源

优点：简单易实施且安全。
缺点：因为某项资源不满足，进程无法启动，而其他已经满足了的资源也不会得到利用，严重降低了资源的利用率，造成资源浪费。使进程经常发生饥饿现象

**方法2：**对资源类型进行排序，资源申请必须按序进行，不会出现环路等待

缺点：仍会造成资源浪费

2.死锁避免

在使用前进行判断，只允许不会产生死锁的进程申请资源。死锁的避免是利用额外的检验信息，在分配资源时判断是否会出现死锁，只在不会出现死锁的情况下才分配资源。

两种避免办法：

1、如果一个进程的请求会导致死锁，则不启动该进程
2、如果一个进程的增加资源请求会导致死锁，则拒绝该申请。

问题：
在这里插入图片描述
上图含有5个进程：P0-P4
Allocation:占有的资源,以P1 为例，占用资源A3个，资源B0个，资源C2个
Need：需要的资源
Available：系统中剩余的资源

分析：
当前系统剩余资源：ABC = 230，给 P1，P1可以执行完，P1 执行完 Available ABC = 532，P3 可以执行，P3 执行完，Available ABC = 743
其他进程都可以执行…A 是安全序列

3.银行家算法

银行家算法通过对进程需求、占有和系统拥有资源的实时统计，确保系统在分配给进程资源不会造成死锁才会给与分配

int Available[1..m]; //每种资源剩余数量
int Allocation[1..n, 1..m];  //已分配资源数量
int Need[1..n, 1..m];  //进程还需的各种资源数量
int Max[1..n, 1..m];//进程总共需要的资源数量
int Work[1..m];  //工作向量
bool Finifh[1..n];  //进程是否结束

Work = Available;
Finifh[1..n] = false;
while(true)
{
    
    
    for(i = 1; i <= n; i++)
    {
    
    
        // Need[i] <= Work 这个任务是可以完成的
        if(Finish[i] == false && Need[i] <= Work)
        {
    
    
            Work = Work + Allocation[i];  // Work 累加系统曾分配给 i 的资源
            Finish[i] = true;
            break;
        } else {
    
    
            goto end;
        }
    }
}

End: for(i = 1; i <=n; i++)
        if(Finish[i] == false)
            return "deadlock";

4.死锁检测与恢复

定时检测或者是发现资源利用率低时检测

检测算法：

Finish[1..n] = false;
if(Allocation[i] == 0) Finish[i]=true;
...//和Banker算法完全一样
for(i=1;i<=n;i++)
if(Finish[i]==false)
deadlock = deadlock + {
    
    i};

检测处问题，进程解锁:

1.抢占资源：从一个或多个进程中抢占足够数量的资源分配给死锁进程，以解除死锁状态。
2.终止（或撤销）进程：终止或撤销系统中的一个或多个死锁进程，直至打破死锁状态。

5.死锁忽略

死锁出现不是确定的，可以用重启动来处理死锁，
Windows和Linux都采用了死锁忽略的方法：

死锁忽略的处理代价最小
这种机器上出现死锁的概率比其他机器低
死锁可以用重启来解决，PC重启造成的影响小

总结

提示：这里对文章进行总结：

进程死锁以及处理