孙钟秀操作系统第三章同步、通信与死锁2

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1、3.5死锁在多道程序系统中,多个进程并发执行可改善系统资源利用率,提高系统的吞吐量,但也有可能发生一种危险---死锁。一、死锁的概念例1：两个小孩在一起玩耍，一个在玩皮球，另一个玩自动步枪，如果这两个小孩都要对方手中的玩具，而又不肯先放掉自己拿着的玩具，这时就发生了僵持局面。1例2：系统有一台打印机和一台扫描仪，进程P1、P2并发执行，在执行过程中均需使用打印机和扫描仪。CobeginProcessP1()ProcessP2(){……{……Request(打印机)Request(扫描仪)…………Request(扫描仪)Request(打印机)…………}Coe

2、nd当P1、P2并发执行时，可能出现如下序列：P1占用打印机，P2占用扫描仪。在以后某时刻P1又要申请扫描仪，但由于扫描仪被P2占用，P1只有等待；P2又申请打印机，但由于打印机被P1占用，P2只有等待。如此两进程均不能执行而处于永远等待状态，这种现象称为死锁。21.死锁的定义在一组进程中，每个进程都等待被该组进程中其他进程所占有的资源，从而无限期陷入僵持的局面，这种现象称为死锁。如果死锁发生，会浪费大量系统资源，甚至导致系统崩溃。2.产生死锁的原因竞争资源进程间推进顺序不当33.产生死锁的必要条件1971年Coffman总结了系统产生死锁的四个必要条件：互

3、斥条件：系统中存在临界资源，进程应互斥地使用这些资源。占有和等待条件：进程在请求资源得不到满足而等待时，不释放已占有的资源。不剥夺条件：进程已占有的资源只能由属主释放，不能强行剥夺。循环等待条件：存在循环等待链，链中的每一个进程都在等待下一进程所持有的资源。44.处理死锁的基本方法（1）死锁防止（deadlockprevention）通过设置某些限制条件，去破坏死锁四个必要条件中的一个或多个，来防止死锁。较易实现，广泛使用，但由于所施加的限制往往太严格，可能导致系统资源利用率和系统吞吐量的降低。5（2）死锁避免不事先采取限制措施去破坏产生死锁的条件，而是在资

4、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，从而避免死锁的发生。只需事先施加较弱的限制条件，可获得较高的资源利用率和系统吞吐量，但在实现上有一定难度。在较完善的系统中常用此方法。6（3）检测死锁事先并不采取任何限制，允许死锁发生，但可通过检测机构及时检测出死锁的发生，并精确确定与死锁有关的进程和资源。（4）解除死锁与检测死锁相配套，当检测到发生死锁时，采用一定的方法解除死锁。实现难度大，但可获得较好的资源利用率和系统吞吐量。7二、死锁防止设法破坏产生死锁的四个必要条件之一。条件1（互斥条件）是由设备的固有特性所决定的，不仅不能改变，还应加以保证。

5、8破坏条件2（占有和等待条件）采用资源的静态分配策略。静态分配是指进程必须在执行前一次性地申请所需的全部资源，若系统有足够资源则完全分配。若分配时只要有一种资源不能满足，则不分配任何资源，而让进程等待。优点：简单、易于实现且安全。缺点：资源严重浪费，严重降低资源的利用率；使进程延迟运行。9破坏条件3（不剥夺条件）采用剥夺式调度方法。占有资源的进程，再提出新资源请求时，若有则分配，否则剥夺此进程已占有的所有的资源，并让进城进入等待状态，资源充足后再唤醒它重新申请所需资源。实现复杂、要付出很大的代价。10破坏条件4（循环等待条件）资源按序分配：把系统中的所有资源

6、编号，所有分配请求必须以序号上升的次序进行。例如：系统中有下列设备：输入机（1），打印机（2），穿孔机（3），磁带机（4），磁盘（5）。有一进程要先后使用输入机、磁盘、打印机，则它申请设备时要按输入机、打印机、磁盘的顺序申请。优点：同前两法相比，其资源利用率和系统吞吐量有较明显的改善。缺点：进程实际需要资源的顺序不一定与资源的编号一致，因此仍会造成资源浪费。11三、死锁避免各种死锁防止方法能够防止死锁发生，但由于所加限制条件太严格，会导致系统资源利用率和系统吞吐量的降低。另一种解决死锁问题的方法称为避免死锁。避免死锁基本思想：把系统状态分为安全状态和不安全状

7、态，只要系统一直处于安全状态即可避免死锁的发生。121.系统状态（1）安全状态如果系统能按某种进程顺序（如P1，P2，…,Pn）为每个进程分配其所需的资源，直至所有进程都能运行完成，此时称系统处于安全状态。进程序列称为安全序列。（2）不安全状态若不存在这样一个安全序列称系统处于不安全状态。系统进入不安全状态后，就有可能进而进入死锁状态，反之，只要系统处于安全状态，便可避免进入死锁状态。不安全状态安全状态死锁13例：有三个进程p1,p2,p3，有12台磁带机。P1共要求10台，P2共要求4台，P3共要求9台。T0时刻：p1,p2,p

8、3分别获得5、2、2台，尚有3台空闲。系统状态见下图