作业五 死锁 笔记
3-5 死锁概述
第五讲死锁概述主讲教师：张新彩3.5 死锁概述3.5.1 死锁的概念3.5.2 产生死锁的原因和必要条件3.5.3 处理死锁的方法3.5.4 预防死锁3.5.1 死锁的概念死锁是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，若无外力作用，它们都将无法再向前推进。
3.5.2 产生死锁的原因和必要条件1. 产生死锁的原因▪（1）竞争资源•消耗性资源（如：消息）•不可抢占性资源（如：打印机）▪（2）进程推进顺序不当3.5.2 产生死锁的原因和必要条件 P 2Rel(R 1)P 2Rel(R 2)P 2Req(R 1)P 2Req(R 2)P 1Req(R 1)P 1Req(R 2)P 1Rel(R 1)P 1Rel(R 2)①②③④D3.5.2 产生死锁的原因和必要条件2. 产生死锁的必要条件▪（1）互斥条件▪（2）请求与保持条件▪（3）不剥夺条件▪（4）环路等待条件3.5.3 处理死锁的方法处理死锁的方法：•（1）预防死锁•（2）避免死锁•（3）检测死锁•（4）解除死锁3.5.4 预防死锁▪通过设置某些限制条件，破坏导致死锁的四个必要条件之一。
▪“互斥条件”—由资源的性质决定，不可破坏且要保证。
3.5.4 预防死锁1. 破坏“请求和保持”条件▪目标：防止“保持时请求、请求时保持”▪（1）第一种协议•方法：在进程开始运行前，一次性分配给它所需的“全部”资源。
•优点：简单易实现，安全性高。
•缺点：资源浪费；经常发生饥饿现象。
3.5.4 预防死锁1. 破坏“请求和保持”条件（2）第二种协议•方法：允许一个进程只获得运行初期所需的资源后，便开始运行。
进程运行过程中再逐步释放已分配给自己的、且已用毕的全部资源，然后再请求新的所需资源。
•优点：资源利用率高，减少了饥饿现象。
3.5.4 预防死锁2. 破坏“不可抢占”条件▪目标：变不可剥夺为可剥夺▪方法：在进程运行中，若新的资源请求得不到满足，必须释放已占有的所有资源，待以后重新申请。
死锁
三、死锁的四个必要条件
1、死锁的起因 死锁的起因是并发进程的资源竞争。产 生死锁的根本原因在于系统提供的资源个数 少于并发进程所需要的该类资源数。显然， 由于资源的有限性，我们不可能为所要求资 源的进程无限制地提供资源。但是，我们可 以采用适当的资源分配算法，以达到消除死 锁的目的。
2、产生死锁的必要条件 互斥使用：在一段时间内，一个资源只能由 一个进程独占使用，若别的进程也要求该资 源，则须等待直至其占用者释放，如：打印 机； 部分分配：允许进程在不释放其已分得的资 源的情况下请求并等待分配新的资源；
3、死锁检测与恢复 死锁的检测算法当进程进行资源请求 时检查并发进程组是否构成资源的请求和 保持环路。有限状态转移图和petriNet等技 术都可用来有效地判断死锁的发生。死锁 的恢复办法很多。最简单的办法是终止各 锁住进程，或按一定的顺序中止进程序列， 直至已释放到有足够的资源来完成剩下的 进程为止，另外，也可以从被锁住进程强 迫剥夺资源以解除死锁。
若系统新状态是安全的，则分配完成； 若系统新状态是不安全的，则恢复原状态，进 程等待进行安全性检查。 定义数据结构： Work:ARRAY[1..m] of integer; Finish:ARRAY[1..n] of Boolean; 安全性检查的步骤：
(1)Work:=Available; Finish:=false; (2) 寻找满足条件的i： Finish[i]=false; Need[i]≤Work; 如果不存在，则转(4) （3) 当进程Pi 获得资源后，可顺利执行计算，直至完 成，并释放出分配给它的资源： Work:=Work+Allocation[i]; Finish[i]:=true; 转(2) (4) 若对所有i,Finish[i]=true,则系统处于安全状态，否 则处于不安全状态
操作系统学习笔记（七）死锁
操作系统学习笔记（七）死锁⼀、资源把需要排他性使⽤的对象称为资源。
资源可以是硬件也可以是软件，⽐如打印机或者数据库中的⼀个加锁记录。
资源可以分为两类：可抢占资源和不可抢占资源。
可抢占资源：可以从拥有它的进程中抢占⽽不产⽣副作⽤。
不可抢占资源：不引起相关的计算失败的情况下，⽆法把它从占有它的进程处抢占过来。
抢占这个词，在进程和线程调度时就提到了这个概念，那时是进程或者线程可以抢占CPU，即抢占式调度。
存储器也可以抢占，如内存换页。
⼀般来说，可抢占资源不会引起死锁，可以在进程间重新分配资源⽽得到解决。
⼆、死锁死锁的概念：如果⼀个进程集合中，每个进程都在等待只能由该集合中其他进程才能引发的事件，那么该进程集合就是死锁的。
死锁并不仅仅发⽣在资源上，资源死锁只是⼀种。
资源死锁的四个必要条件：（1）互斥条件。
每个资源要么已经分配给了⼀个进程，要么就是可⽤的。
（2）占有和等待条件。
已经得到了某个资源的进程可以再请求新的资源。
（3）不可抢占条件。
已经分配给⼀个进程的资源不能被抢占，只能由占有它的进程显式地释放。
（4）环路等待条件。
死锁发⽣时，系统中⼀定有由两个或以上的进程组成的⼀条环路，该环路中的每个进程都在等待着下⼀个进程所占有的资源。
可以⽤⼀个有向图来表⽰资源分配的情况。
⽤圆形节点表⽰进程，⽅形表⽰资源。
从资源节点到进程节点的有向边表⽰该资源被请求、并被进程占⽤。
由进程到资源节点的有向边表⽰进程正在请求该资源，并且因为请求资源⽽导致进程被阻塞，处于等待该资源的状态。
这样，根据环路等待条件，⼀旦在某个时候有向图中出现了两个或两个以上进程组成的环路，就会导致死锁的发⽣。
下图是《现代操作系统》中的⼀个例⼦：现在有三个进程A、B、C，它们需要R、S、T三个资源中的其中两个，具体参见图上⽅的信息。
操作系统可以选取任意⼀个就绪的进程执⾏。
我们可以看到，在第⼀种执⾏顺序中，每个进程都占有了⼀个资源，从⽽在请求第⼆个资源的时候，每个进程都进⼊了阻塞态，最后没有进程可以执⾏。
操作系统第3章-5 死锁
Available=(2, 3, 0) 不能通过算法第2步（ Request[i]≤Available ）， 2019/2/9 34 所以P4等待。
银行家算法示例(5)
P0请求资源Request（0，2，0），执行银行家算法
2019/2/9
1 ，2，5
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死锁的避免
避免死锁的基本思想
允许进程动态申请资源，但在每次分配资源时，都 要通过判断系统状态来决定是否分配资源，若分配后 系统可能发生死锁，则不予分配，否则予以分配。
系统状态
安全状态
在某一时刻，如果系统能按某种顺序（如P1，P2，…,Pn, 称为安全序列）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，称系统处于安全状态。
2019/2/9
9
避免死锁
不事先采取限制去破坏产生死锁的条 件，而是在资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。 优点
只需要较弱的限制条件，可获得较高的资源利 用率和系统吞吐量。
缺点
实现较难
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检测死锁
事先并不采取任何限制，也不 检查系统是否进入不安全区，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。
资源的编号不容易合理化 限制了用户简单自主的编程
当系统增加新设备类型时，要重新对系统资源进行合理编 2019/2/9 16 号
资源按序分配示例
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。 例如：1，2，3，…，5 P1： 申请1 申请5 申请2 …
操作系统死锁处理基础知识全面解析
操作系统死锁处理基础知识全面解析在计算机科学的领域中，操作系统是一个重要的组成部分，负责管理和控制计算机硬件及软件资源。
然而，在多任务处理环境下，操作系统往往面临一个严重的问题，那就是死锁。
本文将对操作系统死锁处理的基础知识进行全面解析。
一、死锁的定义和原因死锁是指两个或多个进程在执行过程中，由于竞争系统资源而造成的一种僵局状态，如果不采取适当的措施，这些进程将无法继续执行下去。
造成死锁的原因主要有以下几个方面：1. 互斥：某些资源只能同时被一个进程访问，即一次只允许一个进程使用。
2. 占有并等待：进程在等待其他进程释放资源的同时，占有自己已获得的资源。
3. 不可抢占：已分配给进程的资源不允许被其他进程抢占，只能由进程自己释放。
4. 循环等待：进程之间形成一种循环等待资源的关系。
二、死锁的预防和避免针对死锁问题，操作系统可以采取一些预防和避免策略，以确保系统的正常运行。
下面分别介绍这两种处理方法：1. 死锁的预防死锁的预防是通过破坏死锁产生的四个必要条件来实现的：（1）破坏互斥条件：允许多个进程同时访问某些资源；（2）破坏占有并等待条件：要求进程在申请资源时不需要保持原有已分配的资源；（3）破坏不可抢占条件：对进程已获得的资源进行抢占，以满足更高优先级的请求；（4）破坏循环等待条件：对系统资源进行排序，按照顺序申请，避免循环等待。
2. 死锁的避免死锁的避免是通过动态地分配资源来避免进程进入死锁状态。
操作系统能够根据系统资源的运行情况，进行资源分配，并利用算法判断是否会导致死锁的发生。
如果判断可能导致死锁，则拒绝分配该资源。
三、死锁的检测和解除除了预防和避免死锁外，操作系统还需要进行死锁的检测与解除。
检测死锁主要有两个方法：资源分配图和银行家算法。
1. 资源分配图资源分配图使用有向图表示系统中的进程和资源之间的关系，根据图中的环路判断是否存在死锁。
如果存在环路，则说明系统处于死锁状态。
2. 银行家算法银行家算法是一种死锁避免的算法，通过判断申请资源的进程是否符合安全序列，以避免死锁的发生。
操作系统死锁知识点
操作系统死锁知识点什么是死锁？在操作系统中，死锁是指两个或多个进程（线程）因争夺系统资源而陷入无限等待的状态。
这些进程都在等待其他进程释放资源，导致系统无法继续执行下去。
死锁是操作系统中一个重要的概念，我们需要了解死锁的原因、特征以及如何预防和避免死锁的发生。
死锁的原因死锁的发生通常由以下四个必要条件共同导致：1.互斥条件：进程对所分配到的资源进行排他性使用，即一次只能有一个进程使用。
2.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，而该资源已被其他进程占有。
3.不剥夺条件：进程已获得的资源在未使用完之前不能强行剥夺，只能自愿释放。
4.循环等待条件：存在一种进程资源的循环等待链，使得每个进程都等待下一个进程所占有的资源。
只要这四个条件同时满足，就有可能引发死锁。
死锁的特征死锁发生时，通常会具有以下特征：1.互斥：被占用的资源一次只能被一个进程使用。
2.占有和等待：进程已经占有了至少一个资源，并且还在等待另一个被其他进程占有的资源。
3.不可剥夺：进程已经获得的资源在未使用完之前不能被其他进程强行剥夺。
4.循环等待：存在一个进程资源的循环等待链。
这些特征的存在表明系统可能陷入死锁状态。
死锁的处理方法为了避免和解决死锁问题，可以采取以下方法：1.死锁预防：通过破坏死锁发生的四个必要条件中的一个或多个来预防死锁的发生。
常见的预防方法包括资源分配策略、资源有序分配策略等。
2.死锁避免：根据进程对资源的需求进行静态或动态的安全性检查，只允许那些不会引发死锁的进程运行。
3.死锁检测与恢复：运行时检测系统中是否存在死锁，并采取措施解除死锁。
常见的方法包括资源分配图算法、银行家算法等。
4.死锁忽略：一些系统可以选择忽略死锁，因为死锁的发生概率很低，解决死锁问题会增加系统开销。
5.死锁的处理策略：当死锁发生时，可以通过剥夺资源、撤销进程等手段来解除死锁。
总结了解操作系统死锁的知识对于程序员和系统开发人员来说非常重要。
第5章 死锁及其对策
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。
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3. 资源请求算法描述
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Rj类型的资源。当Pi发出资源请求后，系
程都可顺利地完成。如果系统无法找到这样一个安全序列，
则称系统处于不安全状态。
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2.
我们通过一个例子来说明安全性。假定系统中有三个 进程P1、 P2和P3，共有12台磁带机。进程P1总共要求10台磁 带机，P2和P3分别要求4台和9台。假设在T0时刻，进程P1、 P2和P3已分别获得5台、2台和2台磁带机，尚有3台空闲未分 配，如下表所示：
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(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，
Work［j］∶= Work［i］+Allocation［i,j］;
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5.3.3 破坏不剥夺条件
死锁的第三个必要条件是对已分配的资源不能抢占， 为了破坏这一条件，有以下方法：
(1) 如果一个进程占用某些资源并申请另一个不能立 即分配的资源，那么其已分配的资源都可被抢占
(2) 抢占等待者的资源。如果一个进程申请某些资源，
首先检查它们是否可供使用，如果可用，就分配给该进
第5章死锁2016
有限资金==系统资源 借贷者==进程 贷款限额==进程最大资源需求
基本思想： （1）进程预先申明最大资源需求。 （2）进程每次提出部分资源量申请并获得分配。 （3）系统满足进程提出的最大资源需求后，进程完成。 进程完成后，应该在有限的时间内将全部资源归还系统。
5.3.2
银行家算法（续）
银行家算法: 已知条件： -最大需求 -拥有的资源总数 -已经分配到的资源数 -剩余资源（可计算） -还需要资源（可计算） （1）试探性的将资源先分配给某进程，如能够满足该 进程需求，并保证该进程运行完后释放资源，释放的资 源并入系统的剩余资源。 （2）如果剩余资源能够满足另一个进程的需求，则从 剩余资源中分配给该进程资源，进程完成后释放资源， 释放的资源又并入系统的剩余资源。 （3）反复执行，直到所有的进程都能够满足需求而全 部运行完成。
5.1
申请内存问题
可分配空间为200K
P1: ……
死锁的产生
P2: ……
Request 80K bytes； Request 70K bytes； …… ……
Request 60K bytes； Request 80K bytes；
当两个进程都执行第二次空间请求时，发生死锁
5.1.1
死锁产生的原因（续）
系统的安全状态
系统能够将并发进程<P1,P2,…,Pn>按照某种顺序 为每个进程分配其所需要的资源，直到满足最大 需求为止，每个进程都可以顺利完成。如果系统 存在这样的并发进程序列，则称系统处于安全状 态；否则，称系统处于不安全状态。
5.3.1 系统的安全状态（续）
并发进程P1和P2，互斥独占资源R1和R2后才能完成
5.2
死 锁 预 防（续）
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作业五-死锁
选择
1.通常不采用( )方法来解除死锁
从非死锁进程处抢夺资源、终止死锁所有进程
解除死锁的方法有两个，①剥夺资源：从其它进程剥夺足够数量的资源给死锁进程，但一般是从其它死锁进程处抢夺资源，而不是从非死锁进程处抢夺资源，这样有可能会造成新的死锁。
②撤消进程：一种终止全部死锁进程，另一种按某种规则逐个终止死锁进程。
2.计算机系统产生死锁的根本原因是( 资源有限和进程推进顺序不当 )
死锁是指两个以上进程相互都要求对方已经占有的资源而相互等待，导致无法继续运行下去的现象。
产生死锁的原因是竞争资源及进程推进顺序非法。
当系统中有多个进程所共享的资源，不足以同时满足他们的要求时，引起它们对资源的竞争就会导致死锁。
进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，即进程推进顺序非法导致死锁。
3.若系统中有五台绘图仪，有多个进程均需要使用两台，规定每个进程一次仅允许申请一台，则至多允许( )个进程参于竞争，而不会发生死锁.
虽然进程在运行过程中，可能发生死锁，但死锁的发生也必须具备一定的条件，死锁的发生必须具备以下四个必要条件。
1 ）互斥条件：指进程对所分配到的资源进行排它性使用，即在一段时间内某资源只由一个进程占用。
如果此时还有其它进程请求资源，则请求者只能等待，直至占有资源的进程用毕释放。
2 ）请求和保持条件：指进程已经保持至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其它进程占有，此时请求进程阻塞，但又对自己已获得的其它资源保持不放。
3 ）不剥夺条件：指进程已获得的资源，在未使用完之前，不能被剥夺，只能在使用完时由自己释放。
4 ）环路等待条件：指在发生死锁时，必然存在一个进程——资源的环形链，即进程集合{P0，P1，P2，···，Pn}中的P0正在等待一个P1占用的资源；P1正在等待P2占用的资源，……，Pn正在等待已被P0占用的资源。
因此为了避免发生死锁，则不能生成此资源的环形链，则4个进程是极限了。
4.产生系统死锁的原因可能是由于(多个进程竞争，资源出现了循环等待 ).
5.产生死锁的主要原因是进程运行推进的顺序不合适以及（资源分配不当和系统资源不足）
6.死锁预防是保证系统不进入死锁状态的静态策略，其解决方法是破坏产生死锁的四个必要条件之一。
下列方法中破坏了“循环等待”条件的是( 资源有序分配策略 )
[解析] 循环等待是死锁的一个条件，一个确保此条件不成立的方法是对所有的资源类型进行完全排序，且要求每个进程按递增顺序来申请资源。
7.避免死锁的一个著名的算法是( 银行家算法 )
判断
1.由于资源数少于进程对资源的需求数，因而产生资源的竞争，所以这种资源的竞争必然会引起死锁。
错误，资源竞争是引起死锁的根本原因，但是并非必然引起死锁，而是在操作不当的情况可能引起死锁。
2.若系统中并发运行的进程和资源之间满足互斥使用、保持和等待、非剥夺性和循环等待，则可判定系统中发生了死锁。
错误，注意进程和资源之间满足互斥使用、占有等待、非剥夺性和循环等待这4个条件，它们是死锁发生的必要条件，而不是充分条件，因此该说法是错误的
3.环路既是死锁的必要条件，又是死锁的充分条件。
错误，因为，环路条件等四个条件只是死锁的必要条件，不是死锁的充分条件。
4.死锁是指因相互竞争资源使得系统中有多个阻塞进程的情况。
（错误）死锁是指因相互竞争资源并且各进程推进不当使得系统中有多个阻塞进程相互等待的情况
选出不正确的两条叙述（BE）。
A、死锁是指因相互竞争资源使得系统中有多个阻塞进程的情况；
B、若系统中并发运行的进程和资源之间满足互斥条件、占有且申请、不可抢占和环路条件，
则可判定系统中发生了死锁；
C、在对付死锁的策略中，解除死锁通常都是和检测死锁配套使用；
D、产生死锁的原因可归结为竞争资源和进程推进顺序不当；
E、在死锁的解决方法中，由于避免死锁采用静态分配资源策略，所以对资源的利用率不高
5.有m个进程的操作系统出现死锁时, 死锁进程的个数为1<k≤m。
（正确）
6.产生死锁的根本原因是供使用的资源数少于需求资源的进程数。
（正确）
7.死锁是指两个或多个进程都处于互等状态而无法继续工作.（正确）
8.系统处于不安全状态不一定是死锁状态。
（正确）
9.系统发生死锁时，其资源分配图中必然存在环路。
因此，如果资源分配图中存在环路，则系统一定出现死锁。
（错误），存在环路可能发生死锁。
系统发生死锁时，其资源分配图中必然存在环路，然而，资源分配图中存在环路，系统中不一定出现死锁。
10.产生死锁的原因可归结为竞争资源和进程推进顺序不当.（正确）
简答题。