死锁详解(预防,避免,检测,解除)

　　　　　死锁: 指多个进程/线程并发执行中,由于争抢资源而造成的阻塞现象。

　　　　　产生死锁的必要条件:　　　

　　　　　　　　1.互斥:进程请求的资源是临界资源

　　　　　　　　2.请求并保持:进程占有了资源,并同时请求其他资源

　　　　　　　　3.不可剥夺条件:进程占有的资源在未使用完之前,不可被剥夺

　　　　　　　　4.环路等待

　　　　　解决死锁的方法:

　　　　　　　　预防死锁: 破坏产生死锁的条件

　　　　　　　　　　资源一次性分配：一次性分配所有资源，这样就不会再有请求了：（破坏请求条件）
　　　　　　　　　　只要有一个资源得不到分配，也不给这个进程分配其他的资源：（破坏请保持条件）
　　　　　　　　　　可剥夺资源：即当某进程获得了部分资源，但得不到其它资源，则释放已占有的资源（破坏不可剥夺条件）
　　　　　　　　　　资源有序分配法：系统给每类资源赋予一个编号，每一个进程按编号递增的顺序请求资源，释放则相反（破坏环路等待条件）

　　　　　　　　　　1.代码上预防死锁: 保证顺序加锁,比较mutex对象地址,始终先加锁地址比较小的

　　　　　　　　　　2.使用超时放弃机制

　　　　　　　　避免死锁: 银行家算法

　　　　　　　　　　预防死锁的方法严重影响OS性能,所以使用银行家算法避免死锁。

　　　　　　　　　　银行家算法:

 　　　　　　　　　　　　(1) 可利用资源向量Available。这是一个含有m个元素的数组，其中的每一个元素代表一类可利用的资源数目。

　　　　　　　　        　　(2) 最大需求矩阵Max。这是一个n×m的矩阵，它定义了系统中n个进程中的每一个进程对m类资源的最大需求。

       　　　　　　　　 　　(3) 分配矩阵Allocation。这也是一个n×m的矩阵，它定义了系统中每一类资源当前已分配给每一进程的资源数。

                                     　　(4) 需求矩阵Need。这也是一个n×m的矩阵，用以表示每一个进程尚需的各类资源数。

       　　　　　　　　 　　上述三个矩阵间存在下述关系：Allocation[i,j] + Need[i, j] = Max[i, j]  

　　　　　　　　　　　　 OS按照银行家制定的规则为进程分配资源 --- 1.请求是否可以分配(<Max,<Avai) 2.分配资源,用安全性算法检测

　　　　　　　　　　　　 设Requesti是进程Pi的请求向量，如果Requesti[j]=K，表示进程Pi需要K个R j类型的资源。当Pi发出资源请求后，系统按下述步骤进行检查：

       　　　　　　　　　　设 (1) 如果Requesti[j]≤Need[i,j]，便转向步骤(2)；否则认为出错，因为它所需要的资源数已超过它所宣布的最大值。

       　　　　　　　　　　　 (2) 如果Requesti[j]≤Available[j]，便转向步骤(3)；否则，表示尚无足够资源，Pi须等待。

　　　　　　　　　　            (3) 系统试探着把资源分配给进程Pi，并修改下面数据结构中的数值：
           　　　　　　　　　 　Available[j]:= Available[j]-Request i[j]；
　　　　　　　　　　            Allocation[i,j]:= Allocation[i,j]+Request i[j]；
　　　　　　　　　　            Need[i,j]:= Need[i,j]-Request i[j]；

      　　　　　　　　　　　  (4) 系统执行安全性算法，检查此次资源分配后系统是否处于安全状态。若安全，才正式将资源分配给进程Pi，以完成本次分配；否则，将本次的试探分配作废，恢复原来的资源分配状态，让进程Pi等待。

　　　　　　　　　　　　　　安全性算法过程:

       　　　　　　　　　　　　(1) 设置两个向量：　　
              　　　　　　　　　　① 工作向量Work，它表示系统可提供给进程继续运行所需的各类资源数目，它含有m个元素，在执行安全算法开始时，Work=Available。　　
　　　　　　　　　　              ② Finish，它表示系统是否有足够的资源分配给进程，使之运行完成。开始时先做Finish[i]=false；当有足够资源分配给进程时，再令Finish[i]=true。
       　　　　　　　　　　　　(2) 从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程： 　　
　　　　　　　　　　              ① Finish[i]=false；　　
　　　　　　　　　　              ② Need[i,j]≤Work[j]；若找到，执行步骤(3)，否则，执行步骤(4)。
　　　　　　　　　　　　       (3) 当进程Pi获得资源后，可顺利执行，直至完成，并释放出分配给它的资源，故应执行：
　　　　　　　　　　              Work[j]= Work[j]+Allocation[i,j]；
　　　　　　　　　　              Finish[i]=true；
　　　　　　　　　　              go to step 2；
　　　　　　　　　　　　       (4) 如果所有进程的Finish[i]=true都满足，则表示系统处于安全状态；否则，系统处于不安全状态。

　　　　　　　　检查死锁: 资源分配图简化法

　　　　　　　　　　　1.为每个进程,资源标识

　　　　　　　　　　　 2.画出资源分配和请求图

　　　　　　　　　　    3.开始化简资源分配图,如果能化简完所有箭头,则表示无死锁

　　　　　　　　解除死锁: 剥夺资源/销毁进程

　　　　　　　　　　　1.剥夺其他线程资源,给死锁进程用

　　　　　　　　　　　2.可以直接撤消死锁进程或撤消代价最小的进程,直至有足够的资源可用,死锁状态消除为止

标签：Finish,解除,死锁,详解,进程,Pi,资源,资源分配
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