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什么是死锁

各进程互相等待对方手里的资源，导致各进程都阻塞，无法向前推进

死锁、饥饿、死循环的区别

死锁:至少是两个进程一起死锁，死锁进程处于阻塞态

饥饿:可以只有一个进程饥饿，饥饿进程可能阻塞也可能就绪 死循环:可能只有一个进程发生死循环，死循环的进程可上处理机

死锁和饥饿是操作系统要解决的问题，死循环是应用程序员要解决的

死锁产生的四个必要条件

互斥条件

对必须互斥使用的资源的争抢才会导致死锁, 比如消耗性资源和不可抢占式资源 不剥夺条件 进程保持的资源只能主动释放，不可强行剥夺 请求和保持条件 保持着某些资源不放的同时，请求别的资源 循环等待条件 存在一种进程资源的循环等待链 循环等待未必死锁，死锁一定有循环等待

什么时候会发生死锁

对不可剥夺资源的不合理分配，可能导致死锁

死锁的处理策略

预防死锁

破坏死锁产生的四个必要条件 避免死锁 避免系统进入不安全状态(银行家算法) 死锁的检测和解除 允许死锁发生，系统负责检测出死锁并解除

预防死锁

破坏互斥条件

互斥条件:只有对必须互斥使用的资源的争抢才会导致死锁。

如果把只能互斥使用的资源改造为允许共享使用，则系统不会进入死锁状态。比如: sPoOLing技术。操作系统可以采用SPOQLing 技术把独占设备在逻辑上改造成共享设备。比如，用SPooLing技术将打印机改造为共享设备…

该策略的缺点:并不是所有的资源都可以改造成可共享使用的资源。并且为了系统安全，很多地方还必须保护这种互斥性。因此，很多时候都无法破坏互斥条件。

破坏不剥夺条件

不剥夺条件:进程所获得的资源在未使用完之前，不能由其他进程强行夺走，只能主动释放。

破坏不剥夺条件:

方案一:当某个进程请求新的资源得不到满足时，它必须立即释放保持的所有资源，待以后需要时再重新申请。也就是说，即使某些资源尚未使用完，也需要主动释放，从而破坏了不可剥夺条件。 方案二:当某个进程需要的资源被其他进程所占有的时候，可以由操作系统协助，将想要的资源强行剥夺。这种方式一般需要考虑各进程的优先级（比如:剥夺调度方式，就是将处理机资源强行剥夺给优先级更高的进程使用)

该策略的缺点:

1.实现起来比较复杂。 ⒉释放已获得的资源可能造成前一阶段工作的失效。因此这种方法一般只适用于易保存和恢复状态的资源，如CPU。 3.反复地申请和释放资源会增加系统开销，降低系统吞吐量。 4.若采用方案一，意味着只要暂时得不到某个资源，之前获得的那些资源就都需要放弃，以后再重新申请。如果一直发生这样的情况，就会导致进程饥饿。

破坏请求和保持条件

请求和保持条件:进程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源又被其他进程占有，此时请求进程被阻塞，但又对自己已有的资源保持不放。

可以采用静态分配方法，即进程在运行前一次申请完它所需要的全部资源，在它的资源未满足前不让它投入运行。一旦投入运行后，这些资源就一直归它所有，该进程就不会再请求别的任何资源了。

该策略实现起来简单，但也有明显的缺点:

有些资源可能只需要用很短的时间，因此如果进程的整个运行期间都一直保持着所有资源，就会造成严重的资源浪费，资源利用率极低。另外，该策略也有可能导致某些进程饥饿。

破坏循环等待条件

循环等待条件:存在一种进程资源的循环等待链，链中的每一个进程已获得的资源同时被下一个进程所请求。

可采用顺序资源分配法。首先给系统中的资源编号，规定每个进程必须按编号递增的顺序请求资源同类资源（即编号相同的资源）一次申请完。

原理分析:一个进程只有已占有小编号的资源时，才有资格申请更大编号的资源。按此规则，已持有大编号资源的进程不可能逆向地回来申请小编号的资源，从而就不会产生循环等待的现象。

假设系统中共有10个资源，编号为1,2,…10

该策略的缺点: 1.不方便增加新的设备，因为可能需要重新分配所有的编号; 2.进程实际使用资源的顺序可能和编号递增顺序不一致，会导致资源浪费; 3.必须按规定次序申请资源，用户编程麻烦。

避免死锁

银行家算法

银行家算法是荷兰学者Dijkstra为银行系统设计的，以确保银行在发放现金贷款时，不会发生不能满足所有客户需要的情况。后来该算法被用在操作系统中，用于避免死锁。

核心思想:在进程提出资源申请时，先预判此次分配是否会导致系统进入不安全状态。如果会进入不安全状态，就暂时不答应这次请求，让该进程先阻塞等待。

此时系统是否处于安全状态?

思路:尝试找出一个安全序列…{P1，P3，PO，P2，P4}依次检查剩余可用资源(3,3,2)是否能满足各进程的需求 可满足P1需求，将P1加入安全序列，并更新剩余可用资源值为(5,3,2) 依次检查剩余可用资源(5,3,2)是否能满足剩余进程（不包括已加入安全序列的进程）的需求可满足P3需求，将P3加入安全序列，并更新剩余可用资源值为(7,4,3) 依次检查剩余可用资源(7,4,3)是否能满足剩余进程（不包括已加入安全序列的进程）的需求… ……. 以此类推，共五次循环检查即可将5个进程都加入安全序列中，最终可得一个安全序列。该算法称为安全性算法。可以很方便地用代码实现以上流程，每一轮检查都从编号较小的进程开始检查。实际时可以更快速的得到安全序列。

核心步骤

数据结构:

长度为m的一维数组Available表示还有多少可用资源nm矩阵Max表示各进程对资源的最大需求数

nm矩阵Allocation表示已经给各进程分配了多少资源 Max - Allocation = Need矩阵表示各进程最多还需要多少资源用长度为m的一位数组Request表示进程此次申请的各种资源数

银行家算法步骤:

①检查此次申请是否超过了之前声明的最大需求数②检查此时系统剩余的可用资源是否还能满足这次请求③试探着分配，更改各数据结构 ④用安全性算法检查此次分配是否会导致系统进入不安全状态

安全性算法步骤:

检查当前的剩余可用资源是否能满足某个进程的最大需求，如果可以，就把该进程加入安全序列，并把该进程持有的资源全部回收。 不断重复上述过程，看最终是否能让所有进程都加入安全序列。

死锁的检测

为了能对系统是否已发生了死锁进行检测，必须:

①用某种数据结构来保存资源的请求和分配信息; ②提供一种算法，利用上述信息来检测系统是否已进入死锁状态。

如果系统中剩余的可用资源数足够满足进程的需求，那么这个进程暂时是不会阻塞的，可以顺利地执行下去。如果这个进程执行结束了把资源归还系统，就可能使某些正在等待资源的进程被激活，并顺利地执行下去。

相应的，这些被激活的进程执行完了之后又会归还一些资源，这样可能又会激活另外一些阻塞的进程… 如果按上述过程分析，最终能消除所有边，就称这个图是可完全简化的。此时一定没有发生死锁（相当于能找到一个安全序列)

如果最终不能消除所有边，那么此时就是发生了死锁。

最终还连着边的那些进程就是处于死锁状态的进程。

检测死锁的算法:

1）在资源分配图中，找出既不阻塞又不是孤点的进程Pi(即找出一条有向边与它相连，且该有向边对应资源的申请数量小于等于系统中己有空闲资源数量。如下图中，R1没有空闲资源，R2有一个空闲资源。若所有的连接该进程的边均满足上述条件，则这个进程能继续运行直至完成，然后释放它所占有的所有资源)。消去它所有的请求边和分配变，使之称为孤立的结点。在下图中，P1是满足这一条件的进程结点，于是将P1的所有边消去。

2）进程Pi所释放的资源，可以唤醒某些因等待这些资源而阻塞的进程，原来的阻塞进程可能变为非阻塞进程。在下图中，P2就满足这样的条件。根据1）中的方法进行一系列简化后，若能消去途中所有的边，则称该图是可完全简化的。 死锁定理:如果某时刻系统的资源分配图是不可完全简化的，那么此时系统死锁

死锁的解除

一旦检测出死锁的发生，就应该立即解除死锁。

补充:并不是系统中所有的进程都是死锁状态，用死锁检测算法化简资源分配图后，还连着边的那些进程就是死锁进程

解除死锁的主要方法有:

1．资源剥夺法。挂起（暂时放到外存上）某些死锁进程，并抢占它的资源，将这些资源分配给其他的死锁进程。但是应防止被挂起的进程长时间得不到资源而饥饿。 2．撤销进程法（或称终止进程法)。强制撤销部分、甚至全部死锁进程，并剥夺这些进程的资源。这种方式的优点是实现简单，但所付出的代价可能会很大。因为有些进程可能已经运行了很长时间，已经接近结束了，一旦被终止可谓功亏一篑，以后还得从头再来。 3．进程回退法。让一个或多个死锁进程回退到足以避免死锁的地步。这就要求系统要记录进程的历史信息，设置还原点。

所以关键还是对谁动手

1.进程优先级, 对低优先级动手 2.已执行多长时间. 对已执行时长小的动手 3.还要多久能完成 4.进程已经使用了多少资源, 对分配资源少的动手 5.进程是交互式的还是批处理式的, 对批处理式的动手