死鎖

一、死鎖的概念

1. 死鎖、飢餓、死迴圈的區別

(1) 死鎖：各程式互相等待對方手裡的資源，導致各程式都阻塞，無法向前推進
(2) 飢餓：長期得不到想要的資源，某程式無法向前推進
(3) 死迴圈：某程式執行過程中一直跳不出某個迴圈

2. 死鎖產生的必要條件

產生死鎖必須同時滿足以下四個條件，若有一個不滿足，死鎖就不會發生

(1) 互斥條件：對互斥使用的資源的爭奪才會導致死鎖
(2) 不剝奪條件：程式獲得的資源在未使用完之前，不能由其他程式強行奪走，只能主動釋放
(3) 請求和保持條件：程式已經保持了至少一個資源，但又提出了新的資源請求，而該資源又 被其他程式佔有，此時請求程式被阻塞，但又對自己已有的資源保持不放
(4) 迴圈等待條件：存在一種程式資源的迴圈等待鏈，鏈中的每一個程式已獲得的資源同時被 下一個程式所請求

注意：發生死鎖時一定有迴圈等待，但是發生迴圈等待時未必死鎖

3. 死鎖的處理策略

(1) 預防死鎖：破壞死鎖產生的四個必要條件中的一個或幾個
(2) 避免死鎖：用某種方法防止系統進入不安全狀態，從而避免死鎖
(3) 死鎖的檢測和解除：允許死鎖的發生，作業系統檢測出死鎖後，會採取措施解除死鎖

4. 知識回顧

二、死鎖的處理策略 — 預防死鎖

三、死鎖的處理策略 — 避免死鎖

1. 安全序列的介紹

所謂安全序列，就是指如果系統按照這種序列分配資源，則每個程式都能順利完成，只要能找 出一個安全序列，系統就是安全狀態 (安全序列可能有多個)

如果分配了資源以後，系統中找不出任何一個安全序列，系統就進入了不安全狀態，這就意味 著之後可能所有程式都無法順利的執行下去

注意：

(1) 如果系統處於安全狀態，就一定不會發生死鎖
(2) 如果系統進入不安全狀態，就可能發生死鎖
(3) 處於不安全狀態未必會發生死鎖，但發生死鎖時一定處於不安全狀態

2. 銀行家演算法

思想：在資源分配之前預先判斷這次分配是否會導致系統進入不安全狀態，由此決定是否答應 資源分配請求

注：如果銀行家演算法是安全性演算法，說明此時系統處於安全狀態，不會發生死鎖

四、死鎖的處理策略 — 死鎖的檢測與解除

1. 死鎖的檢測

為了能對系統是否發生了死鎖進行檢測，必須：

(1) 用資源分配圖儲存資源的請求和分配資訊
(2) 提供一種演算法，利用上述資訊檢測系統是否進入死鎖狀態

P2程式請求1個資源，但R1的3個資源都已經分配出去，無法執行；P1程式請求1個資 源，R2剩餘1個資源，P1執行；P1執行完畢之後，釋放自身的所有資源，P1的三條邊全 部消除；R1剩餘的資源可滿足P2程式；P2程式執行，P2的三條邊全部消除

注意：

(1) 如果按照上述過程可以消除所有的邊，表示此圖可完全簡化，不會發生死鎖
(2) 如果不能消除所有的邊，說明發生了死鎖
(3) 最終還連著邊的那些程式就是死鎖程式

2. 死鎖的解除

一旦檢測出死鎖的發生，就應該立即解除死鎖，解除死鎖的方法有：

(1) 資源剝奪法

掛起某些死鎖程式，並搶佔它的資源，將這些資源分配給其他的死鎖程式；但是應防止被 掛起的程式長時間得不到資源而飢餓

(2) 撤銷程式法

強制撤銷部分甚至全部死鎖程式，並剝奪這些程式的資源

(3) 程式回退法

讓死鎖程式回退到足以避免死鎖的地步 (這就要求系統記錄歷史資訊、設定還原點)

3. 知識回顧