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王道操作系统笔记-进程(14)-- 死锁

王道操作系统笔记-进程(14)– 死锁

死锁、饥饿、死循环的区别

  • 死锁:各进程互相等待对方手里的资源,导致多个进程都阻塞,无法向前推进的现象。
  • 饥饿:由于长期得不到想要的资源,导致某个进程无法向前推进的现象。比如:在短进程优先(SPF)算法中,若有源源不断的短进程到来,则长进程将一直得不到处理机,从而发生长进程“饥饿”。
  • 死循环:某进程执行过程中一直跳不出某个循环的现象。有时是因为程序逻辑 bug 导致的,有时是程序员故意设计的。

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死锁产生的必要条件

产生死锁必须同时满足以下四个条件,只要其中任一条件不成立,死锁就不会发生。

  1. 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(如哲学家的筷子、打印机设备)。像内存、扬声器这样可以同时让多个进程使用的资源是不会导致死锁的(因为进程不用阻塞等这种资源)。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 循环等待条件:存在一种进程资源的循环等待链,链中的每一个进程己获得的资源同时被下一个进程所请求。

注意!发生死锁时一定有循环等待,但是发生循环等待时未必死锁(循环等待是死锁的必要不充分条件)。如果同类资源数大于1,则即使有循环等待也未必发生死锁。

什么时候会发生死锁

  1. 对系统资源的竞争。各进程对不可剥夺的资源(如打印机)的竞争可能引起死锁,对可剥夺的资源(CPU)的竞争是不会引起死锁的。
  2. 进程推进顺序非法。请求和释放资源的顺序不当,也同样会导致死锁。例如,并发执行的进程P1、P2分别申请并占有了资源R1、R2,之后进程P1又紧接着申请资源R2,而进程P2又申请资源R1,两者会因为申请的资源被对方占有而阻塞,从而发生死锁。
  3. 信号量的使用不当也会造成死锁。如生产者-消费者问题中,如果实现互斥的P操作在实现同步的P操作之前,就有可能导致死锁。(可以把互斥信号量、同步信号量也看做是一种抽象的系统资源)。

总之,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

  1. 预防死锁:破坏死锁产生的四个必要条件中的一个或者几个。
  2. 避免死锁:使用某种方法防止系统进入不安全状态。从而避免死锁。
  3. 死锁的检测和解除:允许死锁的发生,不过操作系统会负责检测出死锁的发生,然后采取某种措施解除死锁。

总结

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本文由作者按照 CC BY 4.0 进行授权