死锁

3.4死锁概念 1.问题引出 日常生活中 计算机系统中 2.定义： 多个进程循环等待它方 占有的资源而无限期地僵持下去 的局面。
3.产生死锁的根本原因 竞争资源 进程间推进顺序非法
3.5 死锁的产生 产生死锁的必要条件： 互斥条件 请求和保持条件 不剥夺条件 环路等待条件
①互斥条件 资源独占 ②不剥夺条件 不能强行抢夺对方资源 ③请求和保持条件 资源分配并非一次到位 ④环路等待条件 构成环路
(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。
举例
T0时刻的资源分配情况
假定系统中有四个进程P1, P2, P3, P4和三类资源R1, R2, R3，各种资 源的数量分别为9、3、6
资源 情况 进程
Max R1 R2 R3 3 6 3 4 2 1 1 2 2 2 3 4
(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，完成本次分配；否则， 试探分配失败，让进程Pi阻塞等待。
3）安全性算法 （1）设置两个工作向量 ①设置一个数组Finish［n］。 当Finish［i］∶=true （0≤i≤n，n为系统中的进程数）时，表示进程 Pi可获得其所需的全部资源，而顺利执行完成。 ②设置一个临时向量Work，表示系统可提供给进程 继续运行的资源的集合。安全性算法刚开始执行 时 Work∶=Available
(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］-Requesti［j］; Allocation［i,j］∶=Allocation［i,j］+Requesti［j］; Need［i,j］∶=Need［i,j］-Requesti［j］;
Finish
True True True True
2. 假设T0时刻，P1请求资源：P1发出请求向量 Request1(0，0，1)，系统按银行家算法进行检 查： 2) ① Request1(0, 0,1)≤Need1(2, 2, 2) ② Request1(0, 0, 1)≤Available(0, 1, 1) 故，系统试探性地为P1分配资源，并修 改Available，Allocation1，Need1向量 如图示：
3. 假设T0时刻，P4请求资源：P4发出请求向量 Request4(1，2，0)，系统按银行家算法进行检 查： ① Request4(1, 2,0)≤Need4(4, 2, 0) ② Request4(1, 2, 0) ≥Available (0, 1, 1) P4的请求向量超过系统的可用资源向量，故 P4的请求不能满足，进程P4阻塞等待。 考虑：如果T0时刻，进程P4申请资源，其 请求向量为Request4(0, 1,0)，系统能否将 资源分配给它？
(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; 并且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［i］+Allocation［i,j］ Finis h［i］∶=true; go to step 2; 转向步骤（2）
3.死锁的检测与恢复
可以满足的话， 可以满足的话，执行完就会释 放它的资源，成为独立的点。 放它的资源，成为独立的点。
化简资源分配图，说明有无进程处于死锁状态？ 化简资源分配图，说明有无进程处于死锁状态？
R0
P1 P0
R1 R2 R3 R4
P2
P3 P4
P0
P1
P2
P3
P4
系统处于死锁状态的充分条件是：当且仅当其进程资源图是 不可完全化简的。
(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。如果Allocation［i,j］ =K，则表示进程i当前已分得Rj类资源的数目为 K。 (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。如果 Need［i,j］=K，则表示进程i还需要Rj类资源K 个，方能完成其任务。 上述三类矩阵存在下述关系： Need［i,j］=Max［i,j］-Allocation［i,j］
进 程 P1 P2 P3 P4 1 6 2 0
Allocation R1 R2 R3 0 1 1 0 2 1 2 1
Need R1 R2 R3 2 0 1 4 2 0 0 2 0 1 3 1
Available R1 R2 R3 0 1 0
进行安全性检查： 可用资源Available（0，1，0）已不能满足任何 进程的需要，系统进入不安全状态。 P1请求的资源不能分配。
说明
四个条件必须同时具备，才会 发生死锁
3.6 处理死锁的对策 预防 避免 检测与解除
1.死锁的预防 预防死锁的基本思想: 打破产生死锁的四个必 要条件中的一个或几个。 这是排除死锁的静态策略
1.死锁的预防 预防死锁的可行策略 ①打破“请求和保持”条 件 运行前一次分配资源 ②打破“循环等待”条件 资源事先分类编号，按顺序（如递增） 分配 资源：R1 序号：1 R2 2 … Rn n
进程 P1 P2 P3
最大需求 12 4 9
已分配 5 2 4
还需要 7 2 5 3
可用
T0时刻是安全的， 存在一个安全序列< P2,P3,P1>
若系统处于安全状态，则还会进入 死锁状态。 若产生死锁，则系统一定处于不安 全状态。 但是，系统进入不安全状态，也未 必会产生死锁。
③著名的避免死锁的算法：银行家算法 基本思想：为每个进程分配资源之前， 先判断系统是否是安全的，若是，才分 配。
1）数据结构 (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，其初始值是系统中所配置的该类 全部可用资源的数目，其数值随该类资源的分配 和回收而动态地改变。如果Available［j］=K， 则表示系统中现有Rj类资源K个。 (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。如果Max［i,j］=K，则表示 进程i需要Rj类资源的最大数目为K。
③打破不剥夺条件
例子
小河中铺了一垫脚石用于过河。 试说明什么是过河问题中的死锁？ 并给出破坏死锁4个必要条件均可 用于过河问题的解法。 当垫脚石每次只允许一个人通过， 并且两人在河中相遇并且都不退让 时则出现了死锁。
破坏互斥条件:加宽垫脚石, 破坏互斥条件:加宽垫脚石,允许两人共享同一 块垫脚石。 破坏部分分配条件：在过河前，每个人必须申 破坏部分分配条件：在过河前，每个人必须申 请使用河中的所有垫脚石。 破坏不剥夺条件：当两人在河中相遇时强行要 破坏不剥夺条件：当两人在河中相遇时强行要 求过河的另一方撤回。 破坏环路等待条件：为避免河中两人都要求对 破坏环路等待条件：为避免河中两人都要求对 方的垫脚石而铺设两串垫脚石。
2.死锁的避免 这是排除死锁的动态策略 在资源分配过程中，若预测有发 生死锁的可能性，则加以避免。
①安全序列 系统是安全的，是指系统中的所用进 程能够按照某一种次序分配资源，并 且依次的运行完毕，这种进程序列 （P1，P2，…Pn)就是安全序列。
假定
系统中有三个进程P1、 P2和P3，共有14台 磁带机。 进程P1总共要求12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4台磁带机，尚有3台空闲未分 配，如下表所示：
Allocation R1 R2 R3 1 6 2 0 0 1 1 0 2 0 2 1
Need R1 R2 R3 2 0 1 4 2 0 0 2 0 1 3 2
Available R1 R2 R3 0 1 1
P1 P2 P3 P4
1.T0时刻的安全性 T0时刻存在着一个安全序列< P2, P1, P4, i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，系统按下述步 骤进行检查： (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。
一时刻系统是安全的
进 程
P2 P1 P4 P3 Work R1 R2 R3 0 6 7 7 1 1 2 3 2 3 2 5 Need R1 R2 R3 0 2 4 1 0 2 2 0 3 1 2 0 Allocation R1 R2 R3 6 1 0 2 1 0 0 1 2 0 2 1 Work+Allocation R1 R2 R3 6 7 7 9 2 2 2 3 5 6 3 3