死锁问题
1.多道程序系统借助并发执行改善资源利用率，提高系统吞吐量，但可能发生一种危险——死锁。
死锁（Deadlock）：指多个进程在运行过程中，因争夺资源而造成的一种僵局。当进程处于这种状态时，若无外力作用，它们都将无法再向前推进。
死锁（Deadlock）: 指进程之间无休止地互相等待!
饥饿（Starvation）:指一个进程无休止地等待！
2.死锁发生：双方都拥有部分资源，同时在请求对方已占有的资源。
请求推进的次序与对非剥夺性资源的争用都是造成死锁的原因。
2.1产生死锁的原因可归结为如下两点：
2.1.1竞争资源。系统中供多个进程共享的资源如打印机、公用队列等的数目不满足需要时，会引起资源竞争而产生死锁。
可把系统中的资源分为两类：
可剥夺和非剥夺性资源
可剥夺性资源：分配给进程后可以被高优先级的进程剥夺。如CPU和主存。
不可剥夺性资源：分配给进程后只能在进程用完后释放。如磁带机、打印机等。
永久性资源和临时性资源
永久性：打印机。可顺序重复使用
临时性：进程产生被其他进程短暂使用的资源，如数据资源：“生产者/消费者”算法中的信号量。它可能引起死锁。
2.1.2进程间推进顺序非法。进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，同样会导致死锁。
进程在运行中具有异步性特征，多个进程按向前推进的顺序有两种情况：
- 推进顺序合法
- 推进顺序非法
各进程之间只要进入了交叉区域就有可能发生死锁。
3、 产生死锁的必要条件
形成死锁的四个必要条件（四个条件都具备就会死锁，缺一就不会死锁）
① 互斥条件：进程对所分配到的资源进行排他性使用
② 请求和保持条件：进程已经保持了至少一个资源，又提出新的资源请求，而新请求资源被其他进程占有只能造成自身进程阻塞，但对自己已获得的其他资源保持不放，必然影响其他进程。
③ 不剥夺条件：进程已获得的资源未使用完之前不能被剥夺，只能在使用完时由自己释放。
④ 环路等待条件
破坏这4个条件即是处理死锁的方法。
4、处理死锁的基本方法
4.1事先预防：
① 预防死锁
设置限制条件，破坏四个必要条件的一个或几个，预防发生死锁。
较易实现。限制条件的严格也会导致系统资源利用率和系统吞吐量降低。
② 避免死锁
不须事先限制，破坏四个必要条件，而是在资源的动态分配过程中，用某种方法去防止系统进入不安全状态，从而避免发生死锁。
这种事先加以较弱限制的方法，实现上有一定难度，但可获较高的资源利用率及系统吞吐量，目前在较完善的系统中，常用此方法来避免发生死锁。
4.2事后处理：
③ 检测死锁。
允许系统运行过程中发生死锁，但通过系统检测机构可及时的检测出，能精确确定与死锁有关的进程和资源；然后采取适当的措施，从系统中将已发生的死锁清除掉。
④ 解除死锁。
与死锁检测配套的一种措施。
常用的实施方法：撤销或挂起一些进程，以便回收一些资源并将他们分配给已阻塞进程，使之转为就绪以继续运行。
死锁的检测与解除措施，有可能使系统获得较好的资源利用率和吞吐量（死锁几率不一定很高），但在实现上难度也最大。
5.预防死锁的方法
5.1预防死锁
资源的排他性无法更改，故在其他3个条件上入手
摒弃“请求和保持”条件：所有进程开始运行前，必须一次性的申请其在整个运行过程所需的全部资源（AND）。算法简单、易于实现且很安全。但缺点是资源浪费严重、或进程延迟运行。
摒弃“不剥夺”条件：允许进程先运行，但当提出的新要求不被满足时必须释放它已保持的所有资源，待以后需要时再重新申请。实现比较复杂且付出很大代价。可能会造成前功尽弃，反复申请和释放等情况。
摒弃“环路等待”条件：
有序设置资源：将所有资源按类型进行线性排队，赋予不同序号。所有进程对资源的请求必须严格按照资源序号递增的次序提出，这样在所形成的资源分配图中，不可能会出现环路。
与前两种策略比较，资源利用率和系统吞吐量都有较明显的改善。但也存在严重问题：
资源编号限制新设备的增加；
应用中的使用设备顺序与规定的顺序并不协调；
限制了用户编程自由。
5.2避免死锁
只施加较弱限制条件，从而获得令人满意的系统性能。
安全状态：系统能按某种进程顺序为每个进程分配所需资源，直至满足每个进程对资源的最大需求，并能顺利完成。
不安全状态：系统无法找到一种使多个进程能够顺利分配资源执行完的安全序列。
5.2.1由安全状态向不安全状态的转换：
每次资源分配时，都应分析判断资源分配图，看该次操作后是否有安全序列。若没有，说明该操作会使系统进入不安全状态。
只要使系统始终处于安全状态，便可避免发生死锁。
不是所有的不安全状态都是死锁状态。
5.2.2最有代表性的避免死锁的算法，是Dijkstra的银行家算法。
算法实现:
首先：需要的一些数据结构
再次：算法过程
核心：安全性判断算法
5.2.3 m类资源，n个并发进程对其产生需求
1）银行家算法中的数据结构
（1）各类可利用资源的数量
（2）每个进程对每类资源的需求：最大需求、已获得的、还需要的
2）避免死锁的算法过程（银行家算法）
① 构建资源分配表
② 判断向下运行过程中，各进程对资源的需求是否安全。
3）安全性算法
（1）需要一些记录信息的数据结构
（2）找安全序列的过程
6.死锁的检测与解除
6.1当系统为进程分配资源时，若未采取任何限制性措施，则系统必须提供检测和解除死锁的手段，为此系统必须：
保存有关资源的请求和分配信息；
提供一种算法，以利用这些信息来检测系统是否已进入死锁状态。
6.2死锁的检测时机：
当进程等待时检测死锁
定时检测
系统资源利用率下降时检测死锁
6.3死锁定理
利用资源分配图简化法来检测死锁。
资源分配图：
系统死锁可利用资源分配图来描述。
圆圈表示进程
方框表示一类资源，其中的一个点代表一个该类资源
请求边由进程指向方框中的资源
分配边则由方框中的一个点即资源。
死锁定理：S状态为死锁状态的充分条件是当且仅当S状态的资源分配图是不可完全简化的。
6.4死锁检测算法就是银行家算法中找安全序列的方法一样。
每个进程和资源指定唯一编号
- 设置一张资源分配表
记录各进程与其占用资源之间的关系 - 设置一张进程等待表
记录各进程与要申请资源之间的关系
反复检测这两张表，列出所有等待与分配的关系，若出现循环等待，则出现了死锁！
7.死锁的解除
当发现进程死锁时，便应立即把它们从死锁状态中解脱出来。常采用的方法是：
剥夺资源。从其他进程剥夺足够数量的资源给死锁进程以解除死锁状态。
撤销进程。最简单的是让全部进程都死掉；温和一点的是按照某种顺序逐个撤销进程，直至有足够的资源可用，使死锁状态消除为止。
死锁处理方法比较
