死锁的预防与避免
6个哲学家进餐问题预防死锁
红河学院课程设计报告操作系统课程名称：6个哲学家进餐设计题目：院系：工学院专业：计算机科学与技术班级：11计科班曹永前设计者：学号：201101030466指导教师：韦相2013 年 5 月26 日1. 问题描述：一个房间内有6个哲学家，他们的生活就是思考和进食。
哲学家思考后，过一定的时间就会饥饿，饥饿之后就想吃饭，吃饭后再思考。
房间里有一张圆桌，桌子周围放有五把椅子，分别属于五位哲学家每两位哲学家之间有一把叉子，哲学家进食时必须同时使用左右两把叉子。
2. 问题分析1、写出哲学家进餐的算法描述。
用六只筷子解决需要用两双筷子来进餐的六个哲学家,由于每个哲学家都需要其周围的两只筷子,所以筷子是公用信号量,这久需要设置一个互斥信号量,来使六个哲学家互斥的进餐.具体做法将六个信号量设置为0-5,用pv 源于来控制信号量,并将六个哲学家分别编号为0-5.经过仔细分析我们会发现,有这样一个问题存在,就是当每个哲学家都申请到他周围的一只筷子时,由于他们每人都只有一只筷子无法进餐,没有进餐他们就无法释放他们已经得得到的筷子,这样是进餐出于一种僵局,无法继续下去,这就是死锁问题.2、死锁问题的分析与具体的解决方法。
死锁问题就是当每个哲学家都拿到且只拿到一只筷子,这样每个哲学家都无法进餐,也无法释放所得到的筷子,所以解决死锁我们就要从这入手,就是怎样去预防使所有哲学家不要同时去申请他们同一方向的筷子.根据这解决死锁的方法有以下几种:a.每一次最多只能有五个哲学家申请进餐.这样其中的一个哲学家就能申请到两只筷子,就能够进餐,再将筷子释放给其他哲学家进餐.b.用AND信号量,就是哲学家需同时申请其左右两边的筷子,两边都有资源的时候,才能让这个哲学家得到资源,这样哲学家只要申请到筷子就能进餐, 再将筷子释放给其他哲学家进餐.c.用管程机制来实现。
d.我们前面已经将每个哲学家都分配了一个编号,我们可以编号为奇数的哲学家首先去申请其左边的筷子,再去申请其右手边的筷子;让编号为偶数的哲学家,先去申请其右边的筷子,再去申请其左边的筷子.我们可以看出编号为奇数的哲学家左边,与编号为偶数的哲学家的右边为同一只筷子,当其中一个哲学家拿到此筷子后,他另一边的筷子也是空闲的,这样就能避免死锁.主程序中我使用的是最后一种避免死锁的方法.3、用C程序实现哲学家进餐。
死锁
死锁（Deadlock），这里指的是进程死锁，是个计算机技术名词。
它是操作系统或软件运行的一种状态：在多任务系统下，当一个或多个进程等待系统资源，而资源又被进程本身或其它进程占用时，就形成了死锁。
有个变种叫活锁。
死锁的规范定义：集合中的每一个进程都在等待只能由本集合中的其他进程才能引发的事件，那么该组进程是死锁的。
一种情形，此时执行程序中两个或多个线程发生永久堵塞（等待），每个线程都在等待被其他线程占用并堵塞了的资源。
例如，如果线程A 锁住了记录1并等待记录2，而线程B锁住了记录2并等待记录1，这样两个线程就发生了死锁现象。
计算机系统中，如果系统的资源分配策略不当，更常见的可能是程序员写的程序有错误等，则会导致进程因竞争资源不当而产生死锁的现象。
在两个或多个任务中，如果每个任务锁定了其他任务试图锁定的资源，此时会造成这些任务永久阻塞，从而出现死锁。
例如：事务A 获取了行 1 的共享锁。
事务B 获取了行 2 的共享锁。
现在，事务A 请求行 2 的排他锁，但在事务 B 完成并释放其对行 2 持有的共享锁之前被阻塞。
现在，事务B 请求行 1 的排他锁，但在事务 A 完成并释放其对行 1 持有的共享锁之前被阻塞。
事务B 完成之后事务 A 才能完成，但是事务 B 由事务 A 阻塞。
该条件也称为循环依赖关系：事务 A 依赖于事务B，事务 B 通过对事务 A 的依赖关系关闭循环。
除非某个外部进程断开死锁，否则死锁中的两个事务都将无限期等待下去。
Microsoft SQL Server 数据库引擎死锁监视器定期检查陷入死锁的任务。
如果监视器检测到循环依赖关系，将选择其中一个任务作为牺牲品，然后终止其事务并提示错误。
这样，其他任务就可以完成其事务。
对于事务以错误终止的应用程序，它还可以重试该事务，但通常要等到与它一起陷入死锁的其他事务完成后执行。
在应用程序中使用特定编码约定可以减少应用程序导致死锁的机会。
有关详细信息，请参阅将死锁减至最少。
避免死锁的几种方式
避免死锁的几种方式最近项目中用到一些多线程的知识，涉及到一个线程需要锁住多个资源的情况，这就会涉及到多线程的死锁问题。
特此总结一下死锁产生的方式有好几种，并不是只有一个线程涉及多个锁才会出现死锁的情况，单个锁也有可能出现死锁。
1、第一种常见的情况是加锁之后没有解锁。
有可能是lock之后真的忘了unlock,这种比较少见也容易发现。
但是有时候程序并不是跟我们预想的一样一帆风顺的走完流程，可能是在lock和unlock之间的代码出现了异常退出，这样就造成了加锁之后没有解锁，后续程序对该锁的请求无法实现，导致死锁等待。
解决方法：在c++语言中，就是利用所谓的Autolock局部对象，在该对象的构造函数中lock，在析构函数中unlock，因为是在栈中创建的对象，系统会自动执行析构函数，即使程序异常退出也会执行析构函数从而释放资源。
2、第二种是同一个线程中对同一个资源多次调用lock函数。
有的互斥锁对象没有线程所有权属性，比如windows下的信号量Semaphores ，即一个线程获得某个信号量后，在他释放该信号量之前，他不能再次进入信号量保护的区域。
如果信号量的计数只有1，同一个线程调用WaitForSingleObject两次，程序就会阻塞在第二次调用处造成死锁。
3、第三种情况就是我们通常所说的情况。
有两个线程，线程1和线程2，有两个锁A和B，线程1持有A然后等待B，与此同时线程1持有B然后等待A。
两个线程都不释放拥有的锁，也都获取不到等待的锁。
避免死锁一般针对的是第三种情况。
1、尽量不在同一个线程中同时锁住两个临界资源，不过如果业务要求必须这样，那就没办法。
2、有一种可行的办法是，多个线程对多个锁的加锁顺序一样，这样就不会发生死锁，比如线程1线程A资源加锁，再对B资源加锁，线程2也使用相同的顺序，就不会产生死锁。
3、还有一种可行的方案是一次性获取所有需要获取的锁，如果不能一次性获取则等待。
我想了一下linux下可以用pthread_mutex_trylock函数来实现：4、还有一种方法是使用待定超时机制，如果等待一个锁太久没得到，就释放自己拥有的所有锁，避免死锁。
linux内核死锁的解决方法
linux内核死锁的解决方法Linux内核是一个高度复杂的操作系统，包含了许多并发执行的进程和线程。
随着系统的复杂性增加，内核死锁的风险也会增加。
内核死锁是指系统中的多个进程或线程被无限期地阻塞，因为它们都在争用有限的资源。
在本文中，我将讨论Linux内核死锁的解决方法。
1.简单而可行的解决方法是使用预防措施来防止死锁的发生。
这包括规定所有的线程和进程在访问共享资源之前必须按特定顺序获取锁。
这种方法可以避免循环等待，并且是一种实现死锁解决的可行方法。
2.一种常用的死锁解决方法是引入资源分级的概念。
在这种方法中，每个资源都被分配一个唯一的数字或排序键。
当一个线程或进程需要多个资源时，它必须按照升序获取这些资源，并按照降序释放它们。
这种技术称为资源分级或资源流畅。
3.另一种解决死锁的方法是引入超时机制。
当一个线程或进程请求一个资源时，如果在一定时间内没有获取到资源，它可以取消请求并放弃当前的锁定，然后重新尝试请求。
这种超时机制可以避免线程或进程陷入无限期的等待状态。
4.死锁检测和恢复是另一种可行的解决方法。
在这种方法中，系统定期检查是否存在死锁，并根据检测到的死锁信息采取适当的措施。
例如，系统可以选择终止其中一个或多个进程来消除死锁。
5.引入死锁避免机制也是解决死锁问题的一种方法。
在这种方法中，系统在运行时分析当前系统状态，并尝试避免潜在的死锁情况。
例如，如果系统检测到将请求锁定的进程或线程引起死锁的可能性较高，则可以拒绝该请求，从而避免死锁的发生。
6.公平性是另一个需要考虑的因素。
在很多情况下，死锁发生的原因是因为存在某种资源分配的不公平性。
因此，在解决死锁问题时，需要确保资源能够按照公平的方式分配给不同的进程或线程，从而减少死锁的风险。
总之，Linux内核死锁是一个很复杂的问题，需要综合使用多种方法才能有效地解决。
通过采取预防措施、引入资源分级和超时机制、进行死锁检测和恢复、使用死锁避免机制以及确保公平性，可以大大降低死锁的风险并提高系统的稳定性和可靠性。
银行家算法基本步骤
银行家算法基本步骤引言在计算机科学中，银行家算法是一种用于避免死锁的算法。
它被广泛应用于操作系统和并发编程中。
本文将详细介绍银行家算法的基本步骤，以及其在资源分配和死锁预防方面的应用。
死锁的产生和预防什么是死锁死锁是指多个进程无法继续执行，因为每个进程都在等待其他进程所持有的资源。
这种情况下，系统无法进行任何进一步的进程调度，导致系统长时间无响应或崩溃。
死锁产生的条件死锁产生的必要条件有以下四个： 1. 互斥条件：资源只能被一个进程占有。
2. 请求和保持条件：进程已经保持了某个资源，但又请求其他进程占有的资源。
3. 不可抢占条件：已分配的资源不能被强制性地收回。
4. 循环等待条件：多个进程之间形成了环形等待资源的关系。
死锁的预防方法预防死锁的方法包括以下几种： 1. 打破互斥条件：允许多个进程同时访问资源。
2. 打破请求和保持条件：进程在申请资源时一次性申请所有所需资源。
3. 打破不可抢占条件：允许操作系统从进程中抢占资源。
4. 打破循环等待条件：对资源进行线性排序，按顺序分配。
银行家算法原理银行家算法是一种死锁预防算法。
它基于资源分配以及对进程资源请求的判断，通过控制资源的分配来预防死锁的发生。
银行家算法的基本原理是：一个进程只有在请求资源时，系统能够保证分配给该进程资源后，仍然能够满足其他进程的资源需求，才将资源分配给该进程。
银行家算法基本步骤银行家算法的基本步骤如下：1. 初始化•设置进程数目和资源数目。
•设置每个进程的最大资源需求量、已分配资源量和尚需资源量。
•设置系统可用的资源数量。
2. 运行时•接收进程的资源请求。
•判断请求的资源是否小于等于系统剩余可用资源。
•判断请求的资源是否小于等于该进程尚需资源量。
•模拟分配资源给进程，更新进程的已分配资源量和尚需资源量。
•判断分配资源后是否会导致系统进入不安全的状态。
•若分配资源后进程仍然安全，则将资源分配给进程。
•若分配资源后进程不安全，则拒绝分配资源，进程继续等待。
os07死锁
第七章 死锁
7.4 死锁的避免和银行家算法
死锁的避免和预防的区别
预防：严格控制死锁必要条件的出现 避免：在有可能出现死锁的时候，采取措施
避免发生死锁
著名的死锁避免算法：银行家算法。由 Dijkstra在1965年提出并解决，借鉴银行 家的经营策略，保证操作系统能够安全 的回收资源
终止(abort)所有死锁进程 将死锁进程退回到钱一个检查点，从这个检
查点重新启动 相继的逐个终止死锁进程，直到死锁不再存
在 相继的逐个抢占死锁进程的资源，直到死锁
不再存在
第七章 死锁
7.5 死锁的检测与恢复
死锁的恢复：
选择被终止的死锁进程的原则
使用最少处理器时间的进程 使用最少输出工作量的进程 具有最多剩余时间的进程 得到资源最少的进程 具有最小优先级的进程
第七章 死锁
7.2 死锁的必要条件
资源的类型
从资源的使用策略上分
可抢占资源 不可抢占资源
从资源的使用方式上分
共享资源 独占资源
从资源的使用期限上分
永久资源 临时资源
死锁的原因
第七章 死锁
7.2 死锁的必要条件
死锁的必要条件
互斥条件：一个资源一次只能被一个进程使用； 不可抢占条件：一个资源只能被占用它的资源释放，
0 1
1 1
0 1
110
111
C=
0 3
1 1
1 0
001
请同学们尝试其它的 分配顺序，看是否能 得到同样的结果。
111
P4
C=
0 3
1 1
1 0
000
000
P1
C=
0 3
2.2.5 死锁
二
死 锁 预 防（续）
4．允许剥夺 允许剥夺是指如果进程请求的资源当前不可 使用，允许进程“收回”请求。 如果一个进程请求资源，系统会立即响应， 或者为进程分配资源，或者指明没有足够的资源 来满足进程请求。在进程不能得到请求的资源情 况下，或者进程继续请求，直到得到需要的资源； 或者进程放弃请求，去完成其他的事情。 因此，允许剥夺并不是指允许进程去剥夺其 他进程已经获得的资源，而是允许进程在不能得 到资源的情况下，放弃请求。在程序编码实现上， 要求每次资源申请时，都需要判别能否得到资源， 如果不能，则退回到请求资源前的情况。
但是，如果 P1：receive（S3），send（S1）； P2：receive（S1），send（S2）； P3：receive（S2），send（S3）； 则P1、P2、P3都需要先接收消息后才能发送消息。 显然，在这种情况下，它们永远都不能接收到所 需要的信息，不能向前推进，发生了死锁。
进程对资源的竞争和进程推进顺序不当可能会发 生死锁。
二
死 锁 预 防（续）
对于交互系统，可以用动态分配策略消除占有 并请求资源条件，预防死锁。 但是，每当进程在请求新的资源时，进程当前 所获得的所有资源都必须释放。 如果当前打开了一个文件，则需要关闭文件； 如果当前加载了一个设备，则需要卸载该设备。 将进程变回原来没有获得任何资源的状态。这样， 系统需要付出的开销很大，不现实。
图5.3 有死锁的资源分配图
图5.4 有死锁的资源分配图
二
死 锁 预 防
在进程并发时，只有死锁发生的四个必要条 件同时具备时才可能发生死锁。因此，死锁预防 策略是通过设计协同资源管理程序，在进程运行 期间，破坏死锁产生的四个条件之中的任何一个， 使之不成立。预防死锁是一种比较容易实现的方 法，故被广泛采用。
产生死锁的原因和必要条件
编辑课件
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• 虽然并非所有不安全状态都是死锁状态， 但当系统进入不安全状态后，便有可能 进入死锁状态；反之只要系统处于安全 状态，系统便可避免进入死锁状态。因 此，避免死锁的实质是如何使系统不进 入不安全状态。
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安全状态的例子
例：假定系统有三个进程P1、P2、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台和九 台。设在T0时刻，进程P1、P2和P3已经获得5台、2台和
• 当进程在申请资源未获准许的情况下, 如主动释放资源(一种剥夺式),然后才 去等待，以后再一起向系统提出申请, 也能防止死锁。
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死锁的防止
3.摒弃”环路等待”条件层次
– 资分源配被策分成略多（个破层坏次条件2和4）
– 当进程得到某一层的一个资源后，它 只能再申请较高层次的资源
– 当进程要释放某层的一个资源时，必 须先释放占有的较高层次的资源
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1:防止部分分配（摒弃请求和保持条件）
系统要求任一进程必须预先申请它所需的 全部资源，而且仅当该进程的全部资源要求能 得到满足时，系统才能给予一次性分配，然后 启动该进程运行，但是在分配时只要由一种资 源不满足，系统就不会给进程分配资源。进程 运行期间，不会再请求新的资源，所以，再分 配就不会发生（摒弃了部分分配）。
例４对临时性资源使用不加限制引起死锁
• 进程通信使用的信件是一种临时性资 源，如果对信件的发送和接收不加限 制，可能引起死锁。
• 进程P1等待进程P3的信件S3来到后再 向进程P2发送信件S1；P2又要等待P1 的信件S1来到后再向P3发送信件S2； 而P3也要等待P2的信件S2来到后才能 发出信件S3。这种情况下形成了循环 等待，产生死锁。
数据库中死锁的检测与解决方法
数据库中死锁的检测与解决方法死锁是数据库中常见的并发控制问题，指的是两个或多个事务在互相等待对方释放资源或锁的状态，导致所有事务无法继续执行的情况。
数据库中的死锁会导致资源浪费、系统性能下降甚至系统崩溃。
因此，死锁的检测与解决方法是数据库管理中非常重要的一环。
1. 死锁的检测方法死锁的检测旨在及时发现死锁并采取措施进行解决。
以下是几种常见的死锁检测方法。
1.1 死锁检测图算法死锁检测图算法是通过构建资源分配图以及等待图来检测死锁。
资源分配图以资源为节点，以事务与资源之间的分配关系为边；等待图以事务为节点，以事务之间等待请求关系为边。
如果存在一个循环等待的环，那么就可以判断系统中存在死锁。
可以采用深度优先搜索或广度优先搜索的算法遍历图，查找是否存在环。
1.2 超时监控方法超时监控方法是通过设定一个时间阈值，在事务等待资源的过程中进行计时。
如果某个事务等待资源的时间超过阈值，系统将判断该事务可能存在死锁，并采取相应的措施解锁资源。
1.3 等待图算法等待图算法是通过分析等待图来检测死锁。
等待图的构建是以事务为节点，以资源之间的竞争关系为边。
如果图中存在一个有向环，那么就可以判断系统中存在死锁。
2. 死锁的解决方法一旦死锁被检测到，必须采取措施加以解决。
以下是几种常见的死锁解决方法。
2.1 死锁剥夺死锁剥夺是通过终止一个或多个死锁事务来解决死锁。
首先需要选择一个死锁事务，然后终止该死锁事务并释放其所占用的资源。
这种方法会造成一些事务的回滚，需要谨慎操作。
2.2 死锁预防死锁预防是通过对资源的分配与释放进行约束，从而避免死锁的发生。
例如，可以采用事务串行化，即每次只允许一个事务执行；或者采用事务超时，即设定一个时间阈值，如果事务等待时间超过阈值，则自动结束事务。
2.3 死锁检测与恢复死锁检测与恢复是在发生死锁后，通过死锁检测算法找到死锁并进行恢复。
方法可以是终止一个或多个死锁事务，也可以是通过资源抢占来解除死锁。
发生死锁的四个必要条件
发生死锁的四个必要条件
死锁是计算机科学中一个重要的问题，它指的是多个进程或线程因为彼此竞争
有限的资源而无法继续执行的情况。
而发生死锁的四个必要条件是：
1. 互斥条件（Mutual Exclusion）：至少一个资源同时只能由一个进程或线程占用。
当一个进程或线程占用了某个资源时，其他进程或线程无法访问该资源，只能等待。
2. 占有和等待条件（Hold and Wait）：进程或线程已经占有了至少一个资源，
并且正在等待获取其他进程或线程占有的资源。
这意味着进程或线程出于等待状态，但仍然持有至少一个资源。
3. 不可抢占条件（No Preemption）：已经被一个进程或线程占用的资源不能被
强制性地抢占。
只能在进程或线程自愿释放资源后，其他进程或线程才能获得该资源。
4. 循环等待条件（Circular Wait）：存在一个进程或线程的资源需求序列，使
得每个进程或线程都在等待下一个进程或线程所占有的资源，形成一个闭环。
这四个条件的同时满足，将导致死锁的发生。
当死锁发生时，进程或线程都无
法继续执行下去，只能等待资源的释放，导致系统的停滞。
为了避免死锁的发生，可以采取一些措施，如资源分级、预防死锁的算法以及
资源的合理分配和释放等。
合理地设计和管理进程或线程的资源请求和释放方式，可以有效地预防死锁的发生。
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死锁的预防与避免
一．死锁
操作系统中的死锁被定义为系统中两个或者多个进程无限期地等待永远不会发生的条件，系统处于停滞状态，这就是死锁。
产生死锁的原因主要是：1.系统资源不足，
2.进程运行推进的顺序不合适，
3.资源分配不当
如果系统资源充足，进程的资源请求都能够得到满足，死锁出现的可能性就很低，否则就会因争夺有限的资源而陷入死锁。
其次，进程运行推进顺序与速度不同，也可能产生死锁。
产生死锁的四个必要条件：1）互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。
（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，在末使用完之前，不能强行剥夺。
（4）环路等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
这四个条件是死锁的必要条件，只要系统发生死锁，这些条件必然成立，而只要上述条件之一不满足，就不会发生死锁。
二．预防死锁：
该方法是通过设置某些限制条件，去破坏产生死锁的四个必要条
件的一个或多个条件，来预防发生死锁。
易实现，被广泛使用，但由于所施加的限制条件往往太严格，因而可能导致系统资源利用率和吞吐量降低。
三．避免死锁
避免死锁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，而不需事先采取各种限制措施去破坏产生死锁的四个必要条件。
这种方法施加的限制条件较弱，但在实现上有一定的难度。
四．区别
死锁避免和死锁预防的区别在于,死锁预防是设法至少破坏产生死锁的四个必要条件之一,严格的防止死锁的出现,而死锁避免则不那么严格的限制产生死锁的必要条件的存在,因为即使死锁的必要条件存在,也不一定发生死锁.死锁避免是在系统运行过程中注意避免死锁的最终发生.。