死锁问题入门知识

死锁问题入门知识

今天我们一起来学习死锁，一起沐黎文伟老师的春风(我的操作系统老师叫做黎文伟)，呵呵呵。

什么是死锁：

是指两个或两个以上的进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。

产生死锁的原因主要是：
因为系统资源不足。
进程运行推进的顺序不合适。
资源分配不当等。
如果系统资源充足，进程的资源请求都能够得到满足，死锁出现的可能性就很低，否则
就会因争夺有限的资源而陷入死锁。其次，进程运行推进顺序与速度不同，也可能产生死锁。

死锁出现的必要条件：

互斥使用（资源独占） 
 一个资源每次只能给一个进程使用 
不可强占（不可剥夺） 
    资源申请者不能强行的从资源占有者手中夺取资源，资源只能由占有者自愿释放 
请求和保持（部分分配，占有申请） 
一个进程在申请新的资源的同时保持对原有资源的占有（只有这样才是动态申请，动态分配） 
循环等待 
存在一个进程等待队列 
    {P1 , P2 , … , Pn}, 
    其中P1等待P2占有的资源，P2等待P3占有的资源，…，Pn等待P1占有的资源，形成一个进程等待环路

资源分配图：

资源分配图用来精确描述系统资源分配场景（死锁）

资源分配图标识：

1、节点：进程节点P（每一个进程有一个节点），资源节点R（每一类有一个节点）

2、边：请求边（从进程节点指向资源节点），分配边（）

 

画法：

Process：

 

 

Resource Type with 4 instances：

  

资源分配图的观察：

1、无环无死锁

2、有环可能死锁

a) 所有资源都是单资源实例

b) 多类资源，有一个资源有一个实例，其他资源有多个实例；环所涉及的资源只有一个实例

c) 无环一定无死锁

死锁实例：

  

活锁

如果有太多进程或操作在短时间内大量请求同一资源出现了活锁；

特点：

好像停滞了，但可以解开；

数据库例子：如果食物T1封锁了数据R，事务T2又请求封锁R，于是T2等待。T3也请求封锁R，当T1释放了R上的封锁之后系统首先批准了T3的请求，T2仍然在等待。然后T4又请求封锁R，当T3释放了R上的封锁之后系统又批准了T4的请求，……，T2有可能永远等待，这就是活锁的情形

网络的例子：中断活锁；

网卡速率变化导致数据包处理方式的变化

中断->轮询

三种处理死锁的方式:

1、死锁的预防和避免

预防：防止死锁出现；

避免：评估死锁是否会发生进行评估，如果有可能则不执行；

2、死锁的检查和恢复

3、鸵鸟策略：不管它，忽略

鸵鸟策略看似可笑，但是应用还是比较广泛的：

数学家观点（理论型，完美主义者）：

希望世界完美无缺

有问题就必须处理，无论任何代价

工程师观点（实践）：

能够工作就可以

有问题（死锁）：频率、危害、处理代价进行比较

死锁频率<其他故障频率

处理代价>大于处理代价

死锁避免和预防方法：

1、消除互斥——非共享资源必须互斥访问，可共享资源无需互斥访问。

（什么是共享？现代操作系统中，几乎所有的资源都是共享的，但这样的共享只是宏观意义上的，微观上，共享分为分时共享如CPU、打印机，和同时共享如只读文件）

2、消除持有并等待——进程请求资源时不持有任何资源

执行前请求所有资源（不一定可行，因为一个进程执行前，不一定知道自己需要多少资源）

在请求资源前先释放所有资源

这个方式的缺点：有可能一个进程申请了资源但很久才用，有可能一个进程需要多个资源，不是所有资源都不是一次性能申请到的；

3、消除非抢占——请求的资源不可得时已持有的资源可被抢占（隐式释放）

这样的方式只能用于一些特殊情况：只能用于状态可以保存和恢复的资源

4、循环等待条件的消除

以上就是今天给大家补的知识~~希望以后继续跟大家共同进步~~~

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