浅谈操作系统中的死锁问题
理解操作系统中的死锁预防和检测算法

理解操作系统中的死锁预防和检测算法随着计算机技术的进步,操作系统在实际应用中扮演着重要的角色。
操作系统的核心功能之一是资源管理,在多个进程同时运行的情况下,资源的管理和调度问题成为了操作系统设计中的关键问题。
而其中一个常见的问题就是死锁。
死锁是指两个或者多个进程由于竞争系统资源而造成的一种互相等待的无限循环状态,导致系统无法运转。
在本文中,我们将深入探讨操作系统中的死锁问题,以及死锁的预防和检测算法。
一、死锁问题的定义死锁是指由于系统资源的竞争而导致的一种进程无法继续运行的状态。
其基本特征包括:互斥、占有和等待、不可抢占、循环等待。
互斥是指某个资源同时只能被一个进程占用,不可被其他进程占用。
占有和等待是指进程已经获得了一些资源,同时又因为需要而等待其他资源。
不可抢占是指资源申请者在未得到资源之前不能强行从持有者处夺走资源。
循环等待是指若干进程之间形成了一种循环等待的关系。
二、死锁预防算法死锁预防算法主要采取一些策略来预防系统陷入死锁状态。
常见的死锁预防算法包括资源分配图、银行家算法、资源独占法等。
资源分配图是一种图形化表示资源分配关系的方法,通过资源分配图可以很直观地判断系统是否会发生死锁。
而银行家算法是通过对系统资源进行动态分配和申请来以预防死锁,保证系统不会发生死锁。
资源独占法是对资源进行动态分配和管理,当资源请求不满足时,使得请求者释放已经占有的资源。
首先我们来看看资源分配图。
资源分配图是一个用于展示进程和资源之间关系的图形。
在资源分配图中,进程和资源可以分别用节点来表示,而资源分配关系可以用箭头连接两个节点来表示。
当出现环路的时候,就说明系统可能出现死锁。
而在资源分配图中,如果存在一个进程对资源进行循环等待的时候,就会出现死锁。
而在银行家算法中,系统需要对每个进程的资源请求进行审核,保证系统不会出现死锁。
资源独占法要求系统在分配资源的时候需要满足一定的条件,以避免进程出现死锁。
总的来看,死锁预防算法主要是通过对资源的合理分配和管理来规避进程出现死锁的可能性。
操作系统中的死锁问题

操作系统中的死锁问题死锁是指多个进程因争夺资源而导致相互等待的一种状态,从而使得它们都无法继续执行下去,造成系统无法前进的现象。
在操作系统中,死锁问题是一个十分重要的议题,因为它可能会严重影响计算机系统的性能和可靠性。
本文将会就操作系统中的死锁问题进行详细的介绍,并探讨一些常见的解决方法。
一、死锁的原因死锁问题的产生通常是由于多个进程之间相互竞争资源而导致的。
在操作系统中,资源包括硬件资源(如CPU、内存、IO设备)和软件资源(如文件、信号量、锁等)。
当进程之间争夺这些资源时,可能会出现死锁的情况。
通常死锁发生的原因有以下几种:1. 互斥:多个进程因为争夺独占资源而无法共享,导致相互等待。
2. 不可剥夺:进程已经获得了一部分资源并且正在使用,但是又需要另外一部分资源才能继续执行,而这些资源又被其他进程占用。
3. 请求与保持:进程已经占有了一些资源,并且在请求另外一些资源的过程中被阻塞,而同时又在等待那些资源被其他的进程释放。
4. 循环等待:多个进程之间形成一个循环,每个进程都在等待着下一个进程释放资源。
由于这些原因,当系统中的进程相互之间存在这种相互等待的情况时,就有可能导致死锁的发生。
二、死锁的特征在实际的计算机系统中,死锁通常是非常隐蔽的,因为它并不会导致系统崩溃或者明显的错误信息。
一旦发生死锁,系统的性能就会明显下降,甚至导致系统无法继续正常运行。
了解死锁的特征是非常重要的。
1. 互相等待:在死锁状态下,每个进程都在等待其他进程所持有的资源。
2. 空闲资源:虽然系统中有足够的资源,但由于它们被进程所独占而无法被其他进程使用,导致系统资源利用率下降。
3. 死锁的周期性:死锁可能会以一定的周期性出现,例如每隔一段时间系统就会出现死锁。
4. 死锁的持续性:一旦系统陷入死锁状态,如果不采取相应的措施,那么它就会一直持续下去,直到系统崩溃或者重启。
通过观察这些特征,我们可以及时发现死锁的存在,并采取相应的措施来解决它。
操作系统的死锁与恢复

操作系统的死锁与恢复操作系统作为计算机系统的核心组成部分,负责管理和协调各种资源,为用户提供良好的使用环境。
然而,在多任务处理的情况下,可能会出现死锁的问题,即系统中的进程互相等待对方释放资源,导致系统无法继续运行。
本文将探讨操作系统中的死锁及其恢复方法。
一、死锁的定义与形成原因死锁指的是系统中的若干进程因为竞争资源而陷入僵持状态,无法继续执行,从而导致系统无法正常工作。
死锁发生的原因主要有以下几种情况:1. 互斥条件:进程对于所需的资源具有排他性,即一次只能由一个进程使用。
2. 请求与保持条件:进程在等待其他进程所持有的资源的同时,仍然保持已占有的资源。
3. 不可剥夺条件:系统不能将进程已占有的资源强行回收。
4. 环路等待条件:系统中存在进程之间的资源循环依赖。
二、死锁的演化过程与预防措施1. 演化过程:死锁的演化过程通常包括以下四个阶段:a) 请求阶段:进程向操作系统请求所需的资源。
b) 分配阶段:操作系统对资源进行分配。
c) 保持阶段:进程保持已分配到的资源。
d) 等待阶段:进程因等待其他进程所持有的资源而陷入等待状态。
2. 预防措施:为了避免死锁的发生,操作系统可以采取以下预防措施:a) 破坏互斥条件:允许多个进程共享某些资源,减少资源的排他性。
b) 破坏请求与保持条件:当进程请求资源时,可以先释放自己已占有的资源。
c) 破坏不可剥夺条件:允许操作系统在必要时回收进程已占有的资源。
d) 破坏环路等待条件:引入资源的有序分配策略,避免资源之间形成环路。
三、死锁的检测与解除1. 死锁检测:通过资源分配图等方法,可以检测系统中是否存在死锁状态。
如果存在死锁,可以采取相应的解除策略。
2. 死锁解除:常用的死锁解除方法包括资源剥夺和进程终止两种:a) 资源剥夺:操作系统可以强制回收一些资源,使死锁进程得到足够的资源从而继续执行。
b) 进程终止:选择一些进程进行终止,释放其占有的资源,从而破坏死锁的发生条件。
操作系统中的死锁问题与解决方法

操作系统中的死锁问题与解决方法在计算机科学中,操作系统是计算机硬件与应用软件之间的关键层。
然而,操作系统的设计与实现中存在着一些挑战,其中之一就是死锁问题。
死锁是指两个或多个进程因争夺系统资源而被无限期地阻塞的状态。
本文将探讨操作系统中的死锁问题以及解决方法。
一、死锁问题的原因死锁问题通常发生在多任务环境中,其中任务之间相互竞争有限的系统资源,如内存、打印机或磁盘驱动器等。
它们之间的竞争可能导致以下四个必要条件的出现:1. 互斥条件:某个资源一次只能被一个进程占用。
2. 占有并等待条件:一个进程占有资源并请求其他进程占有的资源。
3. 不可抢占条件:一个资源不能被强制性地从一个进程中移除,只能由占有它的进程显示地释放。
4. 循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相连的循环等待资源的关系。
当这四个条件同时满足时,就会发生死锁。
解决死锁问题的关键在于破坏其中一个或多个条件。
二、死锁的解决方法1. 预防死锁预防死锁的方法是在进程运行之前采取预防措施。
常用的预防死锁策略有以下几种:(1)破坏互斥条件:允许多个进程同时访问资源,例如,将独占资源改为共享资源。
(2)破坏占有并等待条件:要求进程获取所有所需资源后才能开始执行,避免在运行过程中请求其他资源。
(3)破坏不可抢占条件:强制性地从进程中移除资源,以满足其他进程的请求。
(4)破坏循环等待条件:通过对系统资源进行编号,规定进程只能按照编号递增的顺序请求资源。
2. 避免死锁避免死锁是在进程运行过程中采取的策略,它通过系统的资源分配算法来避免产生死锁。
避免死锁的方法包括:(1)安全状态检测:在系统运行过程中,实时检测系统资源的分配情况,预测将来是否会引发死锁,并采取相应措施。
(2)资源动态分配策略:根据系统资源的状态和进程的资源请求情况,动态分配资源,避免形成死锁。
3. 检测与恢复死锁检测与恢复死锁是在死锁已经发生的情况下进行的,具体方法如下:(1)死锁检测:使用图论等方法,建立资源分配图,检测是否存在环路以判断是否发生死锁。
操作系统中的死锁问题及解决方法讨论

操作系统中的死锁问题及解决方法讨论在计算机科学中,死锁是指两个或多个进程互相等待对方释放资源,从而导致它们都无法继续执行的情况。
死锁是多道程序系统中常见的问题,如果不及时解决,会导致系统资源占用不当,影响系统的稳定性和性能。
死锁通常发生在进程之间相互竞争有限的资源时,例如内存、文件、网络连接等。
当一个进程持有一些资源并等待另一个进程持有的资源时,就可能发生死锁。
为了避免死锁问题,操作系统设计者提出了多种解决方法:1. 预防死锁:通过合理地设计系统资源分配算法,尽量避免进程发生死锁。
例如,可以使用银行家算法来保证资源请求序列是安全的,从而避免死锁的发生。
2. 避免死锁:在资源分配之前,系统可以根据当前的资源状态来判断是否分配资源会导致死锁,如果是,则不分配资源。
常用的避免死锁算法有资源分配图算法和银行家算法。
3. 检测死锁:系统可以周期性地检测系统中是否存在死锁情况,一旦检测到死锁,就采取相应的措施进行恢复。
常用的检测死锁算法有图论算法、银行家算法等。
4. 解除死锁:一旦系统检测到死锁的存在,就需要解除死锁。
解除死锁的常用方法包括资源剥夺和进程终止。
资源剥夺是指系统剥夺一些进程的资源,以解除死锁;进程终止是指系统终止一些进程,以释放资源。
死锁问题是操作系统中一个重要且常见的问题,在设计和使用操作系统时,需要重视死锁问题并采取相应的预防和解决措施。
合理地设计系统资源分配策略、优化进程调度算法、定期检测死锁情况等都可以帮助系统避免死锁,提高系统的可靠性和稳定性。
操作系统的死锁问题及解决方法一直是计算机科学领域的研究热点,希望未来能够提出更加有效的死锁预防和解决方案,为操作系统的稳定性和性能提供更好的保障。
操作系统中的死锁问题

操作系统中的死锁问题在计算机科学领域中,操作系统是最重要的一个组成部分。
它负责管理计算机的资源、控制程序的执行以及提供各种服务。
在操作系统中存在着一个常见且严重的问题,那就是死锁。
死锁是指一组进程(线程)彼此持有对方需要的资源,从而导致它们无法继续执行的一种状态。
当发生死锁时,系统中的资源会被占用,但却无法被释放,导致其他进程无法继续执行,从而影响整个系统的正常运行。
死锁问题一直以来都是操作系统设计和实现中需要解决的一个重要问题。
造成死锁的原因通常是资源竞争。
操作系统中的资源包括硬件资源(如内存、磁盘、CPU等)和软件资源(如信号量、互斥锁等)。
当多个进程同时竞争这些资源时,如果彼此之间存在循环等待的情况,就很容易导致死锁的发生。
为了更好地理解死锁问题,我们需要先了解一下造成死锁的四个必要条件:1. 互斥条件:一个资源同一时间只能被一个进程占用。
2. 请求与保持条件:一个进程因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放。
3. 不剥夺条件:进程已获得的资源在未使用完之前,不能被强行剥夺。
4. 循环等待条件:系统中若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
这四个条件是造成死锁的原因,只要存在其中的任何一个条件,就有可能导致死锁的发生。
因此要解决死锁,就需要破坏其中一个或多个条件。
针对死锁问题,操作系统中通常会采取以下几种预防和避免策略:1. 预防策略:通过破坏死锁的四个必要条件来预防死锁的发生。
通过限制资源的占用时间,强行剥夺进程的资源等方式来预防死锁的发生。
2. 避免策略:通过谨慎地资源分配和调度策略来避免死锁的发生。
通过银行家算法等来避免进程之间的循环等待关系。
3. 检测与解除策略:在死锁发生之后,通过检测死锁的状态并采取相应的措施来解除死锁。
通过资源抢占、进程终止等方式来解除死锁。
除了上述的预防和避免策略外,还有一些其他相关的方法可以应对死锁问题,例如资源分配图、银行家算法、死锁检测以及用鸭子法则避免死锁等。
操作系统中的死锁分析和解决方法

操作系统中的死锁分析和解决方法在计算机操作系统中,死锁是指两个或多个进程互相请求对方的资源而导致的无限等待状态,从而导致系统资源无法被释放和并发进程无法运行,这是一个非常棘手的问题,需要在系统设计阶段和编程阶段考虑和解决。
本文将深入探讨操作系统中的死锁分析和解决方法。
一、死锁的原因和特征1.1 原因发生死锁主要是因为系统中的资源分配不当和进程调度算法不合理,以下几种情况容易导致死锁的发生:互斥:资源只能同时被一个进程使用,当一个进程持有一个资源并请求另一个已被其他进程持有的资源时,就会发生死锁。
占有和等待:一个进程持有一个资源并请求其他资源时,不释放已拥有的资源,就会阻塞其他进程的资源获取。
非抢占:只能在进程完成任务时才能释放资源,不能抢占已分配的资源,造成其他进程无法获得所需资源。
循环等待:多个进程形成了一个资源循环等待的环,每个进程都在等待其它进程占有的资源,造成死锁。
1.2 特征死锁有如下的特征:互相竞争的进程循环地发出请求并阻塞等待资源。
必须有一个或多个资源被进程独占。
资源持有者必须等待一个或多个资源,以便在未来请求成功,这就造成了死循环,因此它是死锁。
二、死锁的检测方法检测死锁可以使用各种算法。
2.1 系统状态图系统状态图是死锁检测算法的重要方法,其基本思想是利用一个图形来表示系统进程与资源之间的关系,当且仅当环路上所有进程都在等待其它进程所控制的资源时,才判断系统当前进入了死锁状态。
因此,如果状态图中没有环,那么系统就没有死锁;否则,就存在死锁。
2.2 资源分配图资源分配图同样是死锁检测算法的主要方法,其基本思想是用直接图或无向图来表示系统中所有资源和进程之间的关系,并且每个进程节点只能有一种颜色,可以表示两种不同的状态:执行和阻塞。
如果某一进程所有节点都已被染黑,但并未完全配额时,就可能存在死锁。
2.3 安全序列安全序列是指与系统状态图相对应的进程调度序列,它可以用来判断是否会发生死锁。
操作系统中的死锁问题

操作系统中的死锁问题在操作系统中,死锁是一种非常严重的问题,它会导致系统的资源无法被释放,进而影响系统的正常运行。
死锁是一种非常复杂的现象,通常发生在多个进程之间,这些进程之间相互等待对方所持有的资源,导致都无法继续执行。
本文将从死锁的定义、原因、解决方法等方面进行探讨。
一、死锁的定义二、死锁的原因死锁的产生通常是由于系统资源的竞争导致的。
在多任务操作系统中,进程之间会竞争系统资源,当一个进程持有了某个资源后,其他进程就无法再次获取这个资源,从而导致进程之间相互等待,最终引发死锁。
死锁产生的原因主要有以下几点:1. 互斥:资源是互斥的,即同一时间只能被一个进程占用。
当一个进程占用了某个资源后,其他进程就无法再次获取这个资源,只能等待。
2. 请求与保持条件:一个进程在申请新的资源的仍保持对原有资源的占有。
3. 不可抢占条件:系统中的资源是不可抢占的,即只能由持有资源的进程来释放资源。
4. 循环等待:系统中存在一个进程循环等待资源的情况,导致所有进程都无法继续执行。
这些原因导致了系统资源的不合理分配和处理,从而引发了死锁问题。
三、死锁的解决方法针对死锁问题,操作系统设计者提出了一些解决方法,主要包括预防死锁、避免死锁、检测死锁和解除死锁。
1. 预防死锁:预防死锁的关键在于打破死锁产生的四个条件之一。
可以采取资源的有序分配,即按照一定的顺序分配资源,避免进程竞争资源造成死锁;或者可以采取资源的抢占机制,当一个进程无法获取所需资源时,可以抢占其他进程的资源等。
2. 避免死锁:避免死锁的关键在于动态地进行资源分配和释放。
可以采用银行家算法来避免死锁,即在分配资源之前,先进行系统状态的检查,确保分配资源不会导致死锁的发生。
3. 检测死锁:检测死锁是指通过系统监控和分析确定系统中是否存在死锁,并在发现死锁后采取相应的措施。
可以采用资源分配图来检测死锁,当资源分配图中存在环路时,即表示系统中存在死锁。
4. 解除死锁:一旦检测到系统中存在死锁,就需要进行死锁解除。
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浅谈操作系统中的死锁问题【摘要】经济飞速发展,计算机的应用越来越广,而作为计算机的入口,操作系统的研究越来越重要。
而死锁问题是我们一直不断致力于的重要课题。
死锁是多个进程为竞争系统资源或彼此间通信而引起的永久性的阻塞现象.本文主要讨论死锁的基本概念,然后讨论解决死锁的3种途径:死锁预防,死锁检测,死锁避免.【关键字】死锁;死锁条件;死锁处理一引言在计算机系统中,系统资源是有限的,但是在往往涉及到进程对有限资源的占有问题,在早期的系统中,由于系统结构,规模以及系统资源分配等问题都相对简单,使随着计算机急速的不断发展,软件系统变得庞大复杂,系统资源的种类日益增多,而且许多资源是独占资源,有由于进程之间的相互通信等,使得系统出现死锁现象大大增加。
死锁的出现,是系统无法正常运行,给系统带来了极大的危害。
为此,关于死锁问题的研究已成为操作系统理论的重要课题之一。
本文就操作系统的死锁相关问题进行讨论。
二死锁的概叙死锁是进程死锁的简称,是由Dijkstra于1965年研究银行家算法时首先提出来的。
它是计算机操作系统乃至并发程序设计中最难处理的问题之一。
实际上,死锁问题不仅在计算机系统中存在,在我们日常生活中它也广泛存在。
1.什么是死锁所谓死锁,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。
此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁,这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。
由于资源占用是互斥的,当某个进程提出申请资源后,使得有关进程在无外力协助下,永远分配不到必需的资源而无法继续运行,这就产生了一种特殊现象死锁。
2.产生死锁的条件计算机要能产生死锁问题必需满足如下的四个条件,缺一不可。
〈1〉互斥条件。
即某个资源在一段时间内只能由一个进程占有,不能同时被两个或两个以上的进程占有。
这种独占资源如CD-ROM驱动器,打印机等等,必须在占有该资源的进程主动释放它之后,其它进程才能占有该资源。
这是由资源本身的属性所决定的。
如独木桥就是一种独占资源,两方的人不能同时过桥。
〈2〉不可抢占条件。
进程所获得的资源在未使用完毕之前,资源申请者不能强行地从资源占有者手中夺取资源,而只能由该资源的占有者进程自行释放。
如过独木桥的人不能强迫对方后退,也不能非法地将对方推下桥,必须是桥上的人自己过桥后空出桥面(即主动释放占有资源),对方的人才能过桥。
〈3〉占有且申请条件。
进程至少已经占有一个资源,但又申请新的资源;由于该资源已被另外进程占有,此时该进程阻塞;但是,它在等待新资源之时,仍继续占用已占有的资源。
还以过独木桥为例,甲乙两人在桥上相遇。
甲走过一段桥面(即占有了一些资源),还需要走其余的桥面(申请新的资源),但那部分桥面被乙占有(乙走过一段桥面)。
甲过不去,前进不能,又不后退;乙也处于同样的状况。
〈4〉循环等待条件。
存在一个进程等待序列{P1,P2,...,Pn},其中P1等待P2所占有的某一资源,P2等待P3所占有的某一源,......,而Pn等待P1所占有的的某一资源,形成一个进程循环等待环。
就像前面的过独木桥问题,甲等待乙占有的桥面,而乙又等待甲占有的桥面,从而彼此循环等待。
三.死锁的处理前面介绍了死锁发生时的四个必要条件,只要破坏这四个必要条件中的任意一个条件,死锁就不会发生。
这就为解决死锁问题提供了可能。
一般地,解决死锁的方法分为死锁的预防,避免,检测与恢复三种。
将在下面分别加以介绍1死锁预防(1)破坏”不可剥夺”条件在允许进程动态申请资源的前提下规定,一个进程在申请新资源的要求不能立即得到满足时,便处于等待状态,而一个处于等待状态的进程的全部资源可以被剥夺.就是说,这些资源隐形的释放了,被剥夺的资源重新加入到资源表中,仅当该进程重新获得它原有的资源以及得到新申请的资源时,才能重新启动执行.具体实施方案有两个.方案一:若一个进程已占用了某些资源,又要申请一个新的资源,在申请新的资源时,不能立即得到满足,在变为等待状态之前,该进程必须释放已占有的所有资源.方案二:若一个进程申请某些资源,首先系统应检查这些资源是否可用,如果可用,就分配给该进程.否则,系统检查这些资源是否分配给另外某个等待进程.若是,则系统将剥夺所需资源,分配给这个进程.如果资源没有被等待进程占有,那么,该进程必须等待.在等待过程中,其资源也有可能被剥夺.(2)破坏”请求和保持”条件第一种发放是每个进程必须在开始执行前就申请它所需要的全部资源,仅当系统能满足进程的资源申请要求且把资源一次性分配给进程后,该进程才能开始执行.这是静态分配资源策略,而资源的动态分配是指进程需要使用资源时才提出申请,系统在进行分配.静态分配资源策略的优点是简单,安全,容易实施;但其缺点是言重浪费系统资源,会造成一些资源在很长时间内得不到使用,降低资源利用率.第二种方法是仅当进程没有占用资源时才允许它去申请资源,如果进程已经占用了某些资源而又要在申请资源,则它应先归还所占的资源后再申请新资源.这种方法也存在着资源利用率低的缺点.(3)破坏“循环等待”条件采用资源有序分配策略,其基本思想是将系统中所有资源顺序编号,一般原则是,较为紧缺,稀少的资源的编号较大.进程申请资源时,必须严格按照资源编号的顺序进行,否则系统不予分配.即一个进程只有得到编号小的资源,才能申请编号较大的资源;释放资源时,应按编号递减的次序进行.例如,设扫描仪,打印机,磁带机,磁盘的编号依次为 1.2..4.5.这样所有进程对资源的申请,严格的按编号递增的次序提出.可以证明,采用资源有序分配策略,不会出现进程的循环等待,即破坏了循环等待条件.下面我们以解决经典的进程同步问题-------------哲学家就餐问题来考查如何利用资源有序分配法防止死锁.有5个哲学家以思考,用餐交替进行的方式生活,它们坐在一张圆桌边,桌子上有5个盘子和5只筷子,如图8-4所示.当一个哲学家思考时,他与邻座的哲学家没有任何联系,当一个哲学家感觉到饿了,他就试图拿起他左右两边的筷子用餐.如果他的邻座已经拿到了筷子,则他可能只拿到一只升值一只筷子也拿不到.当一个饥饿的哲学家得到了两只筷子,他就可以用餐.当他用餐完毕,她就放下筷子并再次开始思考.对上述问题的一个简单的解决反感是为每只筷子设置一个信号量,一个哲学家通过在相应信号量上执行P操作抓起一只筷子,通过执行V操作放下已知筷子,5个信号量构成一个数组:V AR chopstick ARRAY[0..4] OF semaphore;每个信号量都置初值为 1.于是,哲学家I(1<=I<=5)进程可描述如下:Repeat思考;P(chopstick[I]);{拿左筷子}P(choopstick[(I+1)MOD5]);{拿右筷子}用餐;V(chopstick[I]);{放左筷子}V(chopstick[(I+1)MOD5]);{放右筷子}Until false;以上解法虽然可以保证互斥使用筷子,但有可能产生死锁.假设5个哲学家同时抓起各自左边的筷子,于是5个信号量的值都为0,此时,当每一个哲学家企图拿起他右边的筷子时,便出现了循环等待的局面------死锁.为了防止死锁的产生,可以采用资源的有序分配法,规定每个哲学家想用餐时总是先拿编号小的筷子在拿编号大的筷子就不会出现死锁现在,因此,哲学家I(1<=I<=4)进程的程序仍然不变,而第5个哲学家进程的程序可作如下改进:Repeat思考;P(chopstick[1]);{拿右筷子}P(chopstick[5]);{拿左筷子}用餐V(chopstick[1]);{放右筷子}V(chopstick[5]);{放左筷子}Until false;下面我们分析一下,当每个哲学家都想用餐时,可能有4个哲学家都已拿到了自己左边的一支筷子,而剩下的第5个哲学家拿不到编号小的筷子而等待,改哲学家不可能去拿另一支筷子.因此,4个哲学家中的一个哲学家就有机会拿起其右边的筷子而可以用餐,用餐后放下一双筷子,以使另一个哲学家又可得到右边的筷子去用餐,同意的,其他哲学家也都先后可吃到饭,从而防止死锁.一般为了提高资源的利用率,通常应该按照大多数进程使用资源的次序对资源进行编号,先使用者编号小,后世用者编号大.2死锁的检测与恢复一般来说,由于操作系统有并发,共享以及随机性等特点,通过预防和避免的手段达到排除死锁的目的是很困难的。
这需要较大的系统开销,而且不能充分利用资源。
为此,一种简便的方法是系统为进程分配资源时,不采取任何限制性措施,但是提供了检测和解脱死锁的手段:能发现死锁并从死锁状态中恢复出来。
因此,在实际的操作系统中往往采用死锁的检测与恢复方法来排除死锁。
死锁检测与恢复是指系统设有专门的机构,当死锁发生时,该机构能够检测到死锁发生的位置和原因,并能通过外力破坏死锁发生的必要条件,从而使得并发进程从死锁状态中恢复出来。
(1).死锁的检测死锁检测算法是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占用环路。
如果不存在这一环路,则系统中一定没有死锁。
下面简单介绍系统对资源的分配情况,用资源分配图表示,如图1和图2图1 资源分配图 P1 R P2R1P2P1R2图2资源分配图图中所示为一个小的死锁的例子。
这时进程P1占有资源R1而申请资源R2,进程P2占有资源R2而申请资源R1,按循环等待条件,进程和资源形成了环路,所以系统是死锁状态。
进程P1,P2是参与死锁的进程。
下面我们再来看一看死锁检测算法。
算法使用的数据结构是如下这些:占有矩阵A:n*m阶,其中n表示并发进程的个数,m表示系统的各类资源的个数,这个矩阵记录了每一个进程当前占有各个资源类中资源的个数。
申请矩阵R:n*m阶,其中n表示并发进程的个数,m表示系统的各类资源的个数,这个矩阵记录了每一个进程当前要完成工作需要申请的各个资源类中资源的个数。
空闲向量T:记录当前m个资源类中空闲资源的个数。
完成向量F:布尔型向量值为真(true)或假(false),记录当前n个并发进程能否进行完。
为真即能进行完,为假则不能进行完。
临时向量W:开始时W:=T。
算法步骤:(1)W:=T,对于所有的i=1,2,...,n,如果A[i]=0,则F[i]:=true;否则,F[i]:=false(2)找满足下面条件的下标i:F[i]:=false并且R[i]〈=W如果不存在满足上面的条件i,则转到步骤(4)。
(3)W:=W+A[i]F[i]:=true转到步骤(2)(4)如果存在i,F[i]:=false,则系统处于死锁状态,且Pi进程参与了死锁。
什麽时候进行死锁的检测取决于死锁发生的频率。
如果死锁发生的频率高,那麽死锁检测的频率也要相应提高,这样一方面可以提高系统资源的利用率,一方面可以避免更多的进程卷入死锁。