死锁检测算法
死锁检测算法(操作系统)
死锁检测算法(操作系统)死锁检测算法(操作系统)1.引言在多进程/线程的操作系统中，死锁是一种非常常见的问题。
当多个进程或线程彼此持有对方需要的资源，并且又无法释放自己持有的资源时，就会发生死锁。
死锁会导致系统陷入无法继续执行的状态，严重影响系统的可用性和性能。
因此，设计有效的死锁检测算法是操作系统的重要任务之一。
2.死锁概述死锁是指系统中的若干进程或线程因为竞争有限资源而陷入无限等待的状态。
死锁通常具有以下四个必要条件：●互斥条件：每个资源同时只能被一个进程或线程持有；●占有并等待：进程或线程至少占有一个资源，并且正在等待获取其他进程或线程占有的资源；●不可抢占：资源只能由占有者自愿释放，不能被其他进程或线程抢占；●循环等待：存在一个进程或线程的等待链，使得环路形成。
3.死锁检测算法分类为了检测死锁，操作系统可以采用以下两种常见的死锁检测算法：3.1 鸽巢原理算法它的基本思想是假定系统中没有死锁，并通过不断监测系统的资源分配状态来验证这种假设。
当检测到系统的资源分配状态将导致无法满足至少一个进程或线程的资源申请时，就表明可能发生了死锁。
3.2 资源分配图算法资源分配图算法使用有向图来描述系统中的进程或线程和资源之间的关系。
该算法通过检测资源分配图中是否存在环路来判断是否发生死锁。
如果存在环路，则表示发生了死锁。
4.鸽巢原理算法详解鸽巢原理算法的实现步骤如下：1) 初始化：将系统中所有进程或线程标记为未访问状态。
2) 模拟资源分配过程：按照系统当前的资源分配状态，模拟进程或线程请求和释放资源的过程。
3) 检查系统状态：检查系统当前的资源分配状态是否能够满足所有进程或线程的资源需求。
如果不能，则有可能发生死锁。
4) 恢复系统状态：根据资源的请求和释放情况，恢复系统的资源分配状态。
5) 重复步骤2至步骤4，直到确认系统无死锁。
5.资源分配图算法详解资源分配图算法的实现步骤如下：1) 初始化：根据系统中的进程或线程和资源，构建初始的资源分配图，包括进程或线程节点和资源节点。
操作系统十大算法具体内容
操作系统十大算法具体内容操作系统是计算机系统的核心组成部分，主要负责管理计算机的硬件资源和提供各种系统服务。
操作系统算法是操作系统实现各种功能和服务的基础，包括进程调度、内存管理、文件系统等方面。
下面将介绍操作系统中的十大算法，以及它们在操作系统中的具体内容：1.进程调度算法进程调度算法决定了操作系统如何选择就绪队列中的进程分配处理机资源。
常见的进程调度算法包括先来先服务调度算法（FCFS）、最短作业优先调度算法（SJF）、轮转调度算法（RR）等。
这些算法基于进程的优先级、执行时间、资源需求等考虑，来决定选择哪个进程获得处理机资源。
2.内存管理算法内存管理算法决定了如何有效地分配和回收内存资源。
常见的内存管理算法包括固定分区算法、动态分区算法和虚拟内存管理算法等。
这些算法根据进程的内存需求和空闲内存空间的情况，来决定如何分配和回收内存资源。
3.页面置换算法页面置换算法是一种在虚拟内存管理中使用的算法，用于将进程的页面从磁盘中换入内存，并选择合适的页面进行置换。
常见的页面置换算法有最佳置换算法（OPT）、先进先出置换算法（FIFO）、最近最少使用置换算法（LRU）等。
这些算法根据页面的访问情况和页面的驻留时间来决定选择哪个页面进行置换。
4.文件管理算法文件管理算法决定了如何组织和管理文件系统中的文件。
常见的文件管理算法有顺序文件组织算法、索引文件组织算法、哈希文件组织算法等。
这些算法根据文件的访问特点和性能需求，来决定如何组织和管理文件数据。
5.磁盘调度算法磁盘调度算法决定了操作系统如何调度磁盘上的IO请求，以提高磁盘的访问效率。
常见的磁盘调度算法有先来先服务调度算法（FCFS）、最短寻半径优先调度算法（SSTF）、扫描调度算法（SCAN）等。
这些算法根据磁盘的寻道距离和IO请求的到达时间等因素，来决定选择哪个IO请求进行调度。
6.死锁检测和解决算法死锁是指多个进程因为互相等待而无法继续执行的情况。
数据库中解决死锁的常用方法
数据库中解决死锁的常用方法在数据库管理系统中，死锁是一种常见但麻烦的问题。
当多个事务同时请求数据库中的资源，并且这些资源被彼此占用，但是又无法相互释放时，就会发生死锁。
死锁的出现可能导致系统性能下降，甚至是数据库崩溃。
因此，解决死锁问题是数据库管理人员需要重视和解决的重要任务。
那么，在数据库中，有哪些常用的方法来解决死锁问题呢？下面将为大家介绍几种常见且有效的死锁解决方法。
第一种方法是通过设置超时时间来解决死锁。
当一个事务请求某个资源时，如果在规定的超时时间内无法获取到该资源，系统就会自动中断这个事务，并回滚所有已经执行的操作。
这种方法虽然简单，但是可能会引起一些业务问题，因为这样做会导致一些事务被中断，可能需要重新执行。
第二种方法是通过死锁检测来解决死锁。
这种方法通常通过算法来检测死锁，并且在检测到死锁时采取一些措施来解决它。
常见的死锁检测算法有银行家算法和图论算法。
这些算法可以在死锁发生时，找到导致死锁的事务，并且选择一个事务进行回滚，从而解除死锁。
但是，这种方法需要消耗系统资源，可能会影响数据库的性能。
第三种方法是通过锁粒度的优化来解决死锁。
将原本被一次性锁住的资源拆分为多个资源，可以降低死锁的概率。
例如，如果一个事务需要修改多个记录，可以将这些记录分开，分别为每个记录加锁。
这样做可以减少死锁的发生，但是也增加了系统的复杂性。
第四种方法是通过加锁顺序的优化来解决死锁。
如果多个事务都会请求相同的资源集合，可以约定一个统一的加锁顺序。
例如，可以规定按照资源的唯一标识符进行加锁，这样不同的事务就会按照相同的顺序加锁，避免了死锁的发生。
这种方法适用于事务之间需要访问多个资源的情况。
第五种方法是通过动态资源分配来解决死锁。
在数据库管理系统中，可以通过动态分配资源的方式来避免死锁。
例如，可以实时监测事务的资源请求情况，并根据当前系统情况来决定是否分配资源。
如果系统资源紧张，可以选择不分配资源，以避免死锁的发生。
判断死锁的方法
判断死锁的方法
死锁是一种多线程并发编程中常见的问题，指两个或多个线程在等待对方释放资源的状态，导致程序无法继续执行。
判断死锁的方法可以分为以下几种：
1. 观察程序的运行状况：如果发现程序长时间不响应或者停止了运行，很可能是死锁了。
可以使用任务管理器查看程序是否处于等待状态。
2. 分析程序的代码：通过分析程序的代码，查看是否存在两个或多个线程互相等待对方释放资源的情况。
例如，两个线程同时请求同一个锁，但是又互相等待对方释放锁。
3. 使用工具来检测死锁：各种编程语言和操作系统都提供了一些工具来检测死锁。
例如，在Java中可以使用jstack命令来查看线程状态，如果发现多个线程处于BLOCKED状态，就有可能是死锁了。
4. 使用算法分析死锁：死锁可以看作是一个图，其中线程是节点，资源是边。
可以使用图论算法来分析死锁，找出造成死锁的原因。
无论是哪种方法，都需要有一定的经验和技巧。
在编写多线程程序的时候，需要特别注意避免死锁的出现。
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操作系统（三）——信号量、死锁
操作系统（三）——信号量、死锁1、信号量信号量机制：概念：其实就是⼀个变量，可以⽤⼀个信号量来表⽰系统中某种资源的数量、⽤户进程通过使⽤操作系统提供的⼀对原语来对信号量进⾏操作，从⽽⽅便的实现了进程互斥。
这⾥的⼀对原语是指wait(S)和signal(S)，也简写为P(S)和V(S)，即申请和释放资源。
P、V操作必须成对出现。
整数型信号量：⽤⼀个整数作为信号量，数值表⽰某种资源数。
对信号量的操作只有三种：初始化、P操作、V操作。
不满⾜让权等待原则。
记录型信号量：S.value表⽰某种资源数，S.L指向等待该资源的队列。
P操作中，先S.value++，之后可能执⾏block阻塞原语。
V操作中，先S.value--，之后可能执⾏wakeup唤醒原语。
可以⽤记录型信号量实现系统资源的申请和释放，申请S.value--，然后如果S.value<0说明资源分配完了，就阻塞；释放S.value++，然后如果S.value<=0说明还有进程在等待队列中等待，就唤醒。
记录型信号量可以实现进程互斥、进程同步。
实现进程互斥：划定临界区。
设置互斥信号量mytex，初值为1。
在临界区之前执⾏P(mutex)，在临界区之后执⾏V(mutex)。
实现进程同步：分析那些地⽅是必须保证⼀前⼀后执⾏的两个操作。
设置同步信号量S，初始值为0。
在“前操作”之后执⾏V(S)。
在“后操作”之前执⾏P(S)。
实现前驱关系：每⼀对前驱关系都是⼀个进程同步问题。
为每⼀对前驱关系设置⼀个同步变量，初始值为0。
在“前操作”之后执⾏V操作。
在“后操作”之前执⾏P操作。
⽣产者消费者问题：⽣产者每次⽣产⼀个产品放⼊缓冲区，消费者每次从缓冲区取出⼀个产品使⽤。
缓冲区满⽣产者必须等待（同步关系1），缓冲区空消费者必须等待（同步关系2）。
缓冲区是临界资源，必须被互斥访问（互斥关系）。
问题中的P、V操作：⽣产者每次P⼀个缓冲区，V⼀个产品。
消费者每次V⼀个缓冲区，P⼀个产品。
第六章死锁
(2)进程推进的顺序不合适。
6.1死锁问题的提出
6.2 死锁的必要条件
• 资源的概念 – 分配方式: “可抢占”资源, “不可抢占”资源 – 使用方式: “共享”资源, “独占”资源 – 使用期限: 永久资源, 临时资源 – 资源的共同性质:一个进程由于请求一个资 源而未被满足,从而该进程被阻塞.
• 预先静态分配法(破坏部分分配条件) 作业调度时,仅当系统满足作业运行时所需的 全部资源时,才把该作业调入内存运行.在作 业运行前一次性将其所需的全部资源分配给 它,于是在作业运行过程中不再会提出新的资 源请求.
6.3 死锁的预防
• 有序资源使用法: (破坏循环等待条件) 策略: 把系统中的全部资源分别分给一个
已占 还申
P
5
Q
2
3 或5 3或4 4
1
21 21
R
3
6
36 45
然而将2个资源分给Q (只需一个)则
P44 Q 3 0 Q可运行结
束、释放
R27
P44
系统资源回 收为4个
R27
此后可将4个资源分组P…
即
QPR
银行家算法
由此可见，按银行家算法来分配资源是不会产生 死锁的。因为按该算法分配资源时，每次分配后总存 在一个进程，如果让它独立单独运行下去，必然可获 得它所需的全部资源，也就是说它能结束。而它结束 后可以归还这类资源来满足其它申请者的需要。这也 说明了存在一个合理的系统状态序列，可确保系统不 会进入死锁状态的路径。
有若干种资源中的某一种,同时每个进程还要求 (链上)下一进程所占有的资源.
6.3防止死锁发生(破坏条件之一)
死锁检测算法
死锁检测算法⽬录Tips：建议打开word【导航视图】与批注阅读，数据结构部分的代码编辑在【批注】内。
拓展实验4：死锁检测算法1. 实验⽬的分析操作系统的核⼼功能模块，理解相关功能模块实现的数据结构和算法，并加以实现，加深对操作系统原理和实现过程的理解。
本次实验：通过c语⾔模拟实现死锁检测算法。
⼆、实验内容模拟死锁检测算法1．数据输⼊："资源分配表"⽂件，每⼀⾏包含资源编号、进程编号两项（均⽤整数表⽰，并⽤空格分隔开），记录资源分配给了哪个进程。
"进程等待表"⽂件，每⼀⾏包含进程编号、资源编号两项（均⽤整数表⽰，并⽤空格分隔开），记录进程正在等待哪个资源。
下⾯是⼀个⽰例：资源分配表：1 12 23 3进程等待表：1 22 33 12．处理要求：程序运⾏时，⾸先提⽰"请输⼊资源分配表⽂件的⽂件名："；再提⽰"请输⼊进程等待表⽂件的⽂件名："。
输⼊两个⽂件名后，程序将读⼊两个⽂件中的有关数据，并按照死锁检测算法进⾏检测。
3．输出要求：第⼀⾏输出检测结果：有死锁或⽆死锁。
第⼆⾏输出进程循环等待队列，即进程编号（如果有死锁）。
三、实现思路死锁检测机制:（1）为每个进程和每个资源指定唯⼀编号（2）设置⼀张资源分配状态表，每个表⽬包含资源号和占有该资源的进程号两项，资源分配表中记录了每个资源正在被哪个进程所占。
（3）设置⼀张进程等待分配表，每个表⽬包含进程号和该逃程所等待的资源号两项。
（4）死锁检测法：当任⼀进程申请⼀个已被其他进程占⽤的资源时，进⾏死锁检测。
检测算法通过反复查找资源分配表和进程等待表，来确定进程对资源的请求是否导致形成环路，若是，便确定出现死锁。
四、主要的数据结构//头⽂件与宏定义#include<stdio.h>//进程结构体定义typedef struct node//初始化函数void initial()//读⼊数据⽂件int readData()//输出所读⼊的数据cout<<endl<<endl<<"输出所读⼊的数据"<<endl;//检测void check()//显⽰信息函数void version()//主函数void main()五、算法流程图六、运⾏与测试资源分配表导⼊：进程等待表导⼊：被读⼊⽂件的存放⽬录：死锁检测：七、总结每种类型⼀个资源的死锁检测算法是通过检测有向图是否存在环来实现，从⼀个节点出发进⾏深度优先搜索，对访问过的节点进⾏标记，如果访问了已经标记的节点，就表⽰有向图存在环，也就是检测到死锁的发⽣。
MPI同步通信顺序模型死锁静态检测算法
很高 的系统 中，死锁处理大多采 用死锁检测 。近几年来 ，针
பைடு நூலகம்
Ｐｏ ｃｓ（ ｃｉｅ１ ｒｃ ｅｓｍａｈｎ ）
ｒ ｃ ｉ ｅ Ｍｅ ｓ ｇ ｒ ｍ ｒ ｃ ｓ ０ ｅ ｅ ｖ ｓ ａ ｅｂ Ｆ ｏ Ｐ ｏ ｅ ｓ
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一、实验目的
采用银行家算法来预防死锁是可靠的，但也是非常保守的，因为它限制了进程对资源的存取，从而降低了进程的并发运行程度。
死锁检测并不限制进程对资源的申请，只要有，就分配，但这也可能造成死锁。
但由于死锁并不是经常发生的，故大大提高了系统运行的效率。
通过本实验，可使学生进一步加深理解和掌握死锁的检测算法。
二、实验题目
两个题目任选其一：
1、编写对每种类型多个资源的死锁检测算法。
2、使用检测“进程—资源循环等待链”的方法，编写死锁检测算法（有参考代码）
三、实验要求
题目2：
（1）利用“进程—资源循环等待链”的方法，编写死锁检测算法的具体方法可参考教材的算法，在了解此算法思想的基础上，也可参考给定代码；具体代码描述参
见3.3.5。
（2）对图3-2中的资源分配图完成对该算法的测试。
图3-2 资源分配图
四、实验报告要求
•画出所实现算法的详细框图；
•说明所采用的数据结构；
•列出输入数据（进程和所申请的资源数据可用命令行或文件输入）；
•列出运算的输出结果（输入结果包括是否死锁，死锁进程有哪些，也可包含中间结果）；
•实验总结与心得。
•根据情况可以列出代码。
五、实验结果
框图如下：
运行结果如下：
当把框图改为如下所示时：
再次执行可得此处没有死锁出现，说明程序的正确性。
六、试验总结
（1）通过这次实验，了解到进程死锁的具体过程，对死锁的各方面理解都有了更深层次的认识。
系统在为进程分配资源时并不一定能满足进程的需求，因此检测系统的安全性是非常有必要的，安全性的检测使用银行家算法得以实现。
（2）在刚开始的学习中，对于死锁理解，只是认为从第一个进程开始剥夺其资源，也不管它是不是发生了死锁，一直剥夺到死锁解除为止。
虽然利用银行家算法来预防死锁是可靠的，但也是非常保守的，因为它限制了进程对资源的存取，从而降低了进程的并发运行程度。
（3）死锁检测并不限制进程对资源的申请，只要有，就分配，但这也可能造成死锁。
但由于死锁并不是经常发生的，故大大提高了系统运行的效率。
通过本实验，进一步加深理解和掌握死锁的检测算法。
（4）本次试验需要自己编写进程的调度图，通过自己画出的进程图，经过算法演示，得到预期的结果，然后通过改变回路，进一步证明了算法检测死锁的有效性。