20180108操作系统笔记--死锁的产生及解决方法
死锁的原因及解决方法
死锁的原因及解决方法
死锁是多个进程或线程因争夺资源而导致的一种非正常的状态，其导致进程无法继续执行下去。
死锁的原因：
1. 互斥条件：进程同时只能持有一种资源，并且资源不能被共享。
2. 请求与保持条件：进程持有资源的同时继续请求其他资源。
3. 不可剥夺条件：进程已获得的资源在未使用完之前不能被其他进程强制剥夺。
4. 循环等待条件：多个进程形成一个循环等待对方持有的资源。
解决死锁的方法有以下几种：
1. 预防死锁：通过破坏死锁产生的四个条件之一来预防死锁，例如避免循环等待或限制进程资源请求。
2. 避免死锁：通过分析进程资源请求和使用情况的安全序列，避免发生死锁。
常用的算法有银行家算法。
3. 检测与恢复：通过检测系统中是否存在死锁来解决，一旦检测到死锁，可以通过抢占资源、回滚进程等措施进行恢复。
4. 忽略死锁：认为死锁不太可能发生，可以不进行处理。
以上解决方法各有利弊，具体要根据系统的需求和特点来选择合适的方法。
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。
死锁的处理方法
死锁的处理方法死锁是指系统中两个或多个进程或线程因互相持有对方所需的资源而产生的一种现象，导致所有进程或线程都无法进行下去，出现假死状态。
死锁是非常常见的故障，是操作系统设计中不可避免的一个重要问题，它会影响系统的稳定性和可靠性，甚至会造成永久性的系统崩溃。
因此，必须采取一定的措施来避免和处理死锁的产生，保证正常的系统运行。
一、死锁的产生原因1、资源不可剥夺：系统中的资源是不可以被自由剥夺的，一旦某个进程占有，必须由它自己释放，给其它的进程使用。
2、资源不可分割：系统中有一些资源无法分割，必须由进程一次性请求得到它们，而不能先把一部分资源分配给进程，另外一部分等待它稍后再使用。
3、循环等待：当系统中有若干进程因互相请求各自所需要的资源而产生相互等待的现象时，就会出现死锁现象。
二、死锁的检测和处理1、死锁的检测死锁的检测是检测出系统中存在死锁的过程。
首先，必须采取一定的措施来发现系统当前是否存在死锁，一旦发现了死锁，接着可以采取一定的办法去处理它。
检测死锁的方法有两种：通过系统信息的查找发现死锁，以及通过系统性能的分析来发现死锁。
2、死锁的处理死锁的处理方法有三种：（1）预防死锁。
预防死锁就是通过以某种方式让系统免于发生死锁的现象。
（2）避免死锁。
采取管理措施避免死锁的发生，一般是在系统资源的分配时安排一定的算法，让分配的概率降低，以此避免死锁的发生。
（3）检测死锁，当出现死锁时，采取措施来解决它们。
一般情况下，可以采取终止某些进程，使这些进程释放它们占用的资源，从而解决死锁。
总之，死锁的处理要以有效地避免死锁或检测死锁为目标，在保证系统安全和可靠性的基础上，通过合理的管理措施，尽可能减少死锁的发生。
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。
死锁的原因及解决方法
死锁的原因及解决方法死锁是指在多个进程之间，由于竞争资源而造成的一种僵局，即各个进程都在等待其他进程释放资源，导致它们都无法继续执行的情况。
死锁是操作系统中常见的问题，它会严重影响系统的性能和稳定性。
因此，了解死锁的原因及解决方法对于保障系统的正常运行至关重要。
死锁的原因主要包括四个方面，互斥条件、请求与保持条件、不剥夺条件和环路等待条件。
首先，互斥条件是指资源一次只能被一个进程使用，如果一个进程占用了资源，其他进程就无法再次使用该资源。
其次，请求与保持条件是指一个进程在请求其他资源的同时保持原有的资源，如果请求的资源无法满足，就会造成死锁。
再者，不剥夺条件是指进程已经获得的资源在未使用完之前，不能被其他进程抢占，这样就会造成资源的浪费。
最后，环路等待条件是指若干进程形成一种循环等待资源的关系，导致彼此之间都无法继续执行。
针对死锁问题，我们可以采取一些解决方法来避免或解决死锁。
首先，可以采用预防死锁的方法，即通过破坏死锁产生的四个必要条件来预防死锁的发生。
其次，可以采用避免死锁的方法，即通过谨慎地分配资源，避免系统进入不安全状态，从而避免死锁的发生。
再者，可以采用检测死锁的方法，即通过检测系统的资源分配状态，及时发现死锁并进行处理。
最后，可以采用解除死锁的方法，即通过剥夺资源、回滚进程等方式来解除死锁状态。
总的来说，死锁是操作系统中常见的问题，它会对系统的性能和稳定性造成严重影响。
因此，我们需要了解死锁的原因及解决方法，采取相应的措施来避免或解决死锁问题，从而保障系统的正常运行。
希望本文所述内容能够帮助大家更好地理解死锁问题，并在实际应用中加以运用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
死锁的产生及解决方法
死锁含义：
多个进程在运行过程中因竞争资源而造成的一种僵局。
各并发进程彼此等待对方拥有的资源，且得到对方资源前不释放自己拥有的资源。
导致死锁的原因：
（1）竞争资源
资源（打印机，公共队列）数目不能满足进程的需要。
（2）进程间的推进顺序不当
进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，也会导致进程死锁。
竞争资源引起死锁
（1）可剥夺（CPU、主存）和非剥夺性资源（磁带机、打印机）
（2）竞争非剥夺性资源
非剥夺性资源的数量不能满足进程运行的需要，可能使进程在运行过程中
产生死锁。
（3）进程临时性资源
由一个进程产生由另一个进程使用短暂时间后便无用的资源。
产生死锁的必要条件
（1）互斥条件
（2）请求和保持条件
（3）不剥夺条件
（4）环路等待条件
互斥条件：进程对所分配到的资源进行排他性使用。
请求和保持条件：进程已经保持至少一个资源，但又提出新的资源请求，而该资源又被其他进程占有，此时请求进程阻塞，但又对自己获得的其他资源保持不放。
不剥夺条件：进程已获得的资源，在未使用完之前，不能被剥夺，只能在使用完时自己释放。
环路等待条件：发生死锁时，必然存在一个进程-资源的环行链。
处理死锁的基本方法
（1）预防死锁
（2）避免死锁
（3）检测死锁
（4）解除死锁
（1）、（2）死锁发生前的办法，（3）、（4）死锁发生后的办法
预防死锁：设置某些限制条件，破坏四个必要条件中的一个或多个条件。
简单、
好实现
避免死锁：在资源的动态分配过程中，用某种方法去预防系统进入不安全状态。
可获得较高的资源利用率及系统吞吐量。
实现上有一定难度
检测死锁：允许系统在发生死锁，通过系统设置的检测机构，及时检测出死锁的发生，并精确的确定与死锁有关的进程和资源，然后采取适当措施，从系统中将已发生的死锁清除掉。
解除死锁：当检测到系统已发生死锁时，撤销或挂起一些进程。
预防死锁：
互斥条件（不可以打破）请求和保持条件（可以）不剥夺条件（可以）环路等待条件（可以）
破坏“请求和保持”条件：
规定所有进程在开始运行之前，都必须一次性的申请其在整个运行过程所需要的全部资源。
优点：简单，安全
缺点：
资源严重浪费，恶化了系统的利用率；
破坏“不剥夺”条件
进程逐个的提出资源请求，当一个已经保持了某些资源的进程，再提出新的资源请求而不能立即得到满足时，必须释放它已经保持了的所有资源，待以后需要时再重新申请。
缺点：
实现复杂，代价大
因为反复地申请和释放资源，而使进程的执行无限的推迟、延长了进程的周转时间增加系统开销、降低系统吞吐量。
破坏“环路等待”条件
将所有的资源按类型进行线性排队，并赋予不同的序号。
所有进程请求资源必须按照资源递增的次序提出，防止出现环路。
缺点：
（1）序号必须相对稳定，限制了新设备类型的增加
（2）作业（进程）使用资源顺序和系统规定的顺序不同而造成资源的浪费（3）限制了用户编程
避免死锁
系统安全状态：
指系统能按照某种顺序如（P1、P2、…、Pn），来为每一个进程分配其所需资源，
直至最大需求，使每个进程都可顺序完成。
若系统不存在这样一个安全序列，则称系统处于不安全状态。
系统进入不安全状态可能产生死锁。
避免死锁的实质：如何使系统不进入不安全状态。
银行家算法避免死锁：
（1）银行家算法中的数据结构
（2）银行家算法
（3）安全性算法
（4）银行家算法之例
银行家算法的数据结构：
可利用的资源向量Available：
含有m个元素；每个元素代表一类可用的资源数目；初值是该类全部可用资源的数目；数值随该类资源的分配和回收动态地改变；Available[j]=K,表示第j类资源的个数为K
最大需求矩阵Max：
N*m的矩阵；定义了n个进程中每一个进程对m类资源的最大需求。
如Max[I,j]=K,表示进程i需要Rj类资源的最大数值为K。
分配矩阵Allocation：
N*m的矩阵；定义系统中每一类资源当前已分配给每个进程的资源数。
Allocation[I,j]=k,表示进程i当前以分得Rj类资源的数目为K；
需求矩阵Need
N*m的矩阵；表示一个进程尚需的各类资源数。
Need[I,j]=K，表示进程i当前还需要Rj类资源的数目为K。
银行家算法
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。
Pi发出资源请求后。
按下述步骤检查：
（1）Requesti[j]小于等于Need[I,j],则转向步骤2；否则，认为出错；
（2）Requesti[j]小于等于Available[j]则转向步骤3；否则，进程Pi等待
（3）系统试探着把资源分配给进程Pi：Available[j]=Available[j]-Requesti[j], Allocation[I,j]=Allocation[I,j]+Requesti[j];
Need[I,j]=Need[I,j]-Requesti[j];
（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。
若安全才将资源分配给进程；否则，将试探分配作废，恢复原来的资源分配状态，让进程Pi等待。
安全性算法
（1）设置两个向量
工作向量Work：供进程继续运行的各类资源数，含M个元素，初值
Work=Available
Finish：表示系统是否有足够的资源分配给进程。
初值：finish[i]=false,当有足够资源分配时Finish[i]=true.
（2）找满足下列条件的进程：
Finish[i]=false
Need[I,j]小于等于Work[j];
若找到执行步骤（3），否则执行步骤（4）
（3）Work[j]=work[i]+Allocation[I,j];
Finish[i]=true;
Go to step （2）
（4）如果所有的进程Finish[i]=true,则系统处于安全状态。
银行家算法之例：
死锁的解除
常用的两种方法：
（1）剥夺资源：从其他进程剥夺足够数量的资源给死锁进程，以解除死锁状态。
（2）撤销进程
a)使全部死锁进程都夭折掉
b)按照某种顺序逐个的撤销进程，直至有足够的资源可用，使死锁状态消
除为止。