計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的死鎖：

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死鎖的起因，通常源于多個(gè)進(jìn)程對資源的爭奪， 不僅對不可搶占資源進(jìn)行爭奪時(shí)會引起死鎖，而且對可消耗資源進(jìn)行爭奪時(shí)，也會引起死鎖。

可搶占資源:

可把系統(tǒng)中的資源分成兩類，一類是可搶占性資源，是指某進(jìn)程在獲得資源后，資源可以被其他進(jìn)程或或系統(tǒng)搶占。例如優(yōu)先級高的高的資源可以搶占優(yōu)先級低的進(jìn)程處理機(jī)。又可以把一個(gè)進(jìn)程從一個(gè)存儲區(qū)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)存儲區(qū)，在內(nèi)存緊張時(shí)，還可將一個(gè)進(jìn)程從內(nèi)存調(diào)出到外存上，即搶占該進(jìn)程的內(nèi)存空間，即cpu和主存均屬于可搶占性資源，對于這類資源是不會引起死鎖的。

不可搶占資源:

另一類資源是不可搶占資源，即一旦系統(tǒng)把某資源分配給進(jìn)程后，就不能將它強(qiáng)行收回，只能在進(jìn)程用完后自行釋放，例如，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程已開始刻錄光盤時(shí)，如果突然將刻錄機(jī)分配給另一個(gè)進(jìn)程，其結(jié)果必然將損壞正在刻錄的光盤，因此只能等刻好光盤以后由進(jìn)程自己釋放刻錄機(jī)，另外磁帶機(jī)，打印機(jī)等也屬于不可搶占資源。

1.競爭不可搶占資源引起的死鎖：

通常系統(tǒng)中所有的不可搶占資源其數(shù)量不足以滿足多個(gè)進(jìn)程運(yùn)行的需要，是的進(jìn)程在運(yùn)行過程中，會因爭奪資源陷入僵局，例如，系統(tǒng)中有兩個(gè)進(jìn)程p1,p2，他們都準(zhǔn)備寫兩個(gè)文件f1,f2，這兩者都屬于可重用和不可搶占資源，進(jìn)程p1打開f1，然后再打開文件f,后打開f1,。

兩個(gè)進(jìn)程在并發(fā)執(zhí)行時(shí)，如果p1先打開f1和f2，然后p2再打開f1（或f2），由于文件f1或f2，由于f1（f2）已被p1打開，故p2處于會被阻塞，當(dāng)p1寫完文件f1(或f2)而關(guān)閉f1(或f2時(shí)，p2就會由阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)為就緒狀態(tài)，被調(diào)度執(zhí)行后重新打開文件f1（或f2），在這種情況下，p1和p2都能正常運(yùn)行下去，。

但如果p1打開文件f1的同時(shí)，p2去打開f2，每個(gè)進(jìn)程都占有一個(gè)打開的文件， 此時(shí)就可能出現(xiàn)問題，。因?yàn)閜1試圖打開f2，p2試圖打開f1時(shí)，這兩個(gè)進(jìn)程就會因都會因文件被打開而被阻塞，他們希望對方關(guān)閉自己所需要的文件，但誰也無法運(yùn)行，因此兩個(gè)進(jìn)程將會無限地等待下去，而形成死鎖。

2.競爭可消耗資源引起的死鎖

在利用消息通信機(jī)制進(jìn)行通信時(shí)引起的死鎖情況，若m1,m2,m3是可消耗性資源，

P1:..send(p2,m1); receive(p3,m3);..

                                                  P2:..send(p3,m2); receive(p1,m1);..

                                                  P3:..send(p1,m3); receive(p2,m2);..

這三個(gè)進(jìn)程都可將消息發(fā)送給下一個(gè)進(jìn)程，相印地，他們也能夠接受從上一個(gè)進(jìn)程發(fā)送來的消息，因此三個(gè)進(jìn)程可以順利地運(yùn)行下去，而不會發(fā)生死鎖，但若先執(zhí)行receive操作，然后執(zhí)行send操作，即按下述運(yùn)行順序

p1:receive(p3,m3);..P1:..send(p2,m1)

p2:receive(p1,m1);..P2:..send(p3,m2);

                                                 p3:receive(p2,m2);....send(p1,m3);

則這三個(gè)進(jìn)程將永久地阻塞他們的receive操作，等待一條永遠(yuǎn)不會發(fā)出的消息，于是發(fā)生 了死鎖。

產(chǎn)生死鎖的必要條件：

（1）互斥條件。進(jìn)程對所分配到的資源進(jìn)行排他性使用，即在一段時(shí)間內(nèi)，某資源只能被一個(gè)進(jìn)程占用，如果此時(shí)還有其他進(jìn)程請求該資源，則請求進(jìn)程只能等待，直至占用該資源的進(jìn)程用必釋放。

（2）請求和保持條件。進(jìn)程保持了至少一個(gè)資源，但又提出了新的資源請求，而該資源已被其他進(jìn)程占有，此時(shí)請求進(jìn)程被阻塞，但對自己獲得的資源保持不放。

（3）不可搶占條件。進(jìn)程已獲得的資源在未使用完之前不能被搶占，只能在進(jìn)程使用完時(shí)自己釋放。

（4）循環(huán)等待條件。在發(fā)生死鎖時(shí)，必然存在一個(gè)進(jìn)程-資源的循環(huán)鏈，即進(jìn)程集合{p1,p2,p3...pn}中的p0正在等待一個(gè)p1占有的資源，p1正在等待p2占有的資源，...pn正在等待p0占有的資源。

處理死鎖的方法

（1）預(yù)防死鎖

（2）避免死鎖

（3）檢測死鎖

（4）解除死鎖

避免死鎖的方法（銀行家算法）

最具有代表性的避免死鎖的算法是dijkstra的銀行家算法，起這樣的名字是由于該算法原本是為銀行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，以確保在銀行發(fā)放現(xiàn)金貸款時(shí)，不會發(fā)生不能滿足所有客戶需要的情況。

1.銀行家算法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

（1）可利用資源向量Available.代表可利用資源的數(shù)目，起初始值是系統(tǒng)中配置該類全部可用資源數(shù)目，其數(shù)值隨隨該類資源的分配和回收動(dòng)態(tài)地變化。

（2）最大需求MAX，這是一個(gè)n*m的矩陣，如果MAX[i,j]=k,則代表進(jìn)程i需要Rj類資源最大數(shù)目為k.

（3）分配矩陣Allcoation。這也是一個(gè)n*m矩陣，它定義了系統(tǒng)中每一類資源當(dāng)前已分配給每一進(jìn)程的資源數(shù)，如果Need[i,j]=k，則表示進(jìn)程i還需要Rj類資源方可完成任務(wù)。

Need[i,j]=MAX[i,j]-Allcoation[i,j]

2.銀行家算法

設(shè)Request是進(jìn)程p1的請求向量，如果Request[j]=k,表示進(jìn)程p需要Rj類型的資源，當(dāng)p發(fā)出資源請求后，系統(tǒng)按下述步驟檢查

（1）如果Request[j]<=Need[i,j],便轉(zhuǎn)向步驟2，否則認(rèn)為出錯(cuò)，因?yàn)樗枰馁Y源數(shù)已超過它所宣布的最大值。

（2）如果Request[j]<=Available[j],變轉(zhuǎn)向步驟3，否則，表示尚無足夠資源，p1需要等待。

（3）系統(tǒng)試探著把資源分配給進(jìn)程p1,并修改數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的數(shù)值。

Available[j]=Available[j]-Request[j]

Allocation[i,j]=Allocation[i,j]+Request[i,j]

Need[i,j]=Need[i,j]-Request[j]

（4）系統(tǒng)執(zhí)行安全性算法，檢查此次資源分配后是否處于安全狀態(tài)，若安全，正式分配給進(jìn)程，完成此次分配，否則此次分配失敗，恢復(fù)原來分配資源狀態(tài)。

分享文章：死鎖產(chǎn)生的必要條件，如何有效地避免死鎖
網(wǎng)頁URL：http://m.newbst.com/article36/jheisg.html

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