自考“操作系統(tǒng)原理”復(fù)習(xí)資料（9）

本章考核知識(shí)點(diǎn) ：1、死鎖的產(chǎn)生 2、死鎖的防止 3、死鎖的避免4、死鎖的檢測(cè)

本章自學(xué)要求 ：理解“死鎖”影響系統(tǒng)的可靠性。死鎖的產(chǎn)生與進(jìn)程對(duì)資源的需求、進(jìn)程的執(zhí)行速度、資源的分配策略有關(guān)。系統(tǒng)應(yīng)采用一定的策略實(shí)現(xiàn)資源分配以保證系統(tǒng)的安全。

本章重點(diǎn)是 ：死鎖的 防止 和 避免 .

一、死鎖的產(chǎn)生（ 領(lǐng)會(huì) ）

話說狼GG和狼MM面對(duì)面走上一根獨(dú)木橋。

狼GG說：呵呵，小MM，我已經(jīng)占領(lǐng)了這座橋的一半，你不如退出去讓我先過去吧。

狼MM說，哼哼，老兄，我也占了這座橋的一半，你咋不讓給我？

狼GG和狼MM互不相讓，都在等對(duì)方先讓步。結(jié)果兩個(gè)都過不了河。等著獵人來處理后事了。

1、什么叫 死鎖 ： 若系統(tǒng)中存在一組進(jìn)程（兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)程），它們中的每一個(gè)進(jìn)程都占用了某種資源而又都在等待其中另一個(gè)進(jìn)程所占用的資源，這種等待永遠(yuǎn)不能結(jié)束，則說系統(tǒng)出現(xiàn)了“死鎖”?；蛘f這組進(jìn)程處于“死鎖”狀態(tài)。

2、引起死鎖的因素：死鎖的出現(xiàn)除了與資源的分配策略有關(guān)外，也與并發(fā)進(jìn)程的執(zhí)行速度有關(guān)，即操作系統(tǒng)對(duì)資源管理不得當(dāng)或沒有顧及進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行時(shí)可能出現(xiàn)的情況，則就可能形成死鎖。

二、死鎖的防止（ 簡(jiǎn)單應(yīng)用 ） 我們把橋的一半看作一個(gè)資源的話，那么，當(dāng)狼MM占用了其中一個(gè)資源后，狼GG就只好等待了。

狼GG狼MM各自占有了一段資源又在等另外的資源，又不肯放棄自己占有的資源。

他們又不能把對(duì)方踢下河去，把另一段資源搶過來自己用。

只好互相等待了。

這4個(gè)條件是必要條件而不是充分條件，意思是，只要發(fā)生死鎖，那么這四個(gè)條件必然都成立。反之則不然，有時(shí)候即使四個(gè)條件都滿足，那也不一定發(fā)生死鎖。（從資源分配圖中可以分析得到，即使形成循環(huán)等待資源，也不一定形成死鎖。）

1、系統(tǒng)出現(xiàn)死鎖必然同時(shí)保持的四個(gè)必要條件：

1）互斥使用資源

2）占有并等待資源

3）不可搶奪資源

4）循環(huán)等待資源

2、死鎖的 防止策略 ：要防止死鎖形成，只要采用的資源分配策略能使上述4個(gè)條件中有一個(gè)條件不成立就可以了。

1）破壞互斥使用資源的條件經(jīng)常是行不通的。因?yàn)橘Y源本身特性就是互斥使用的。

2）要破壞“占有并等待條件”則可以采取兩種辦法： 靜態(tài)分配 和 釋放已占資源 .

靜態(tài)分配 也稱為 預(yù)分配資源 ，要求每一個(gè)進(jìn)程在開始執(zhí)行前就申請(qǐng)它所需要的全部資源，僅當(dāng)系統(tǒng)能滿足進(jìn)程的資源申請(qǐng)要求且把資源分配給進(jìn)程后，該進(jìn)程才能開始執(zhí)行。

釋放已占資源 就是指進(jìn)程申請(qǐng)資源時(shí)必須沒有占用資源，如果已經(jīng)占用了資源就要先歸還所占的資源再申請(qǐng)。

3）實(shí)現(xiàn) 可搶奪式分配 ：如果一個(gè)進(jìn)程已經(jīng)占有了某些資源又要申請(qǐng)新資源，而新資源不能滿足（已被其它進(jìn)程占用）必須等待時(shí)，系統(tǒng)可以搶奪該進(jìn)程已占有的資源。

4）實(shí)現(xiàn) 按序分配 ：把系統(tǒng)中所有資源排一個(gè)順序，對(duì)每一個(gè)資源給一個(gè)確定的編號(hào)，規(guī)定任何一個(gè)進(jìn)程申請(qǐng)兩個(gè)以上的資源時(shí)，總是先申請(qǐng)編號(hào)小的資源，再申請(qǐng)編號(hào)大的資源。

三、死鎖的避免（ 簡(jiǎn)單應(yīng)用 ） 死鎖的避免不同于死鎖的防止，死鎖的防止是采用某種分配策略后，系統(tǒng)就不會(huì)產(chǎn)生死鎖，這好比是你打過了某種預(yù)防針，再也不會(huì)得那種病。而死鎖的避免是沒有打預(yù)防針，但是通過其他辦法，避免得病。因此有“安全狀態(tài)”的說法，對(duì)應(yīng)的，當(dāng)然也有不安全狀態(tài)。就像人都有得病的可能，不必任何病都打預(yù)防針。只要注意防病，仍然可以安全健康的生活。

1、 安全狀態(tài) ：如果操作系統(tǒng)能保證所有的進(jìn)程在 有限的時(shí)間 內(nèi)得到需要的 全部資源 ，則稱系統(tǒng)處于“安全狀態(tài)”。

2、區(qū)分死鎖的 避免 與死鎖的 防止 ：當(dāng)采用了防止死鎖的資源分配策略后，系統(tǒng)中就不會(huì)形成死鎖。但是可以防止死鎖的資源分配策略中，有的只適用于對(duì)某些資源的分配，有的會(huì)影響資源的使用效率。這時(shí)可用使用死鎖的避免。

死鎖的避免是解決死鎖的另一種方法，它不同于死鎖的防止。在系統(tǒng)中不采用防止死鎖的資源分配策略，而是估計(jì)到可能有死鎖發(fā)生時(shí)避免死鎖的發(fā)生。

3、銀行算法是怎樣避免死鎖的：

銀行家算法是這樣的：

1）當(dāng)一個(gè)用戶對(duì)資金的最大的需求量不超過銀行家現(xiàn)有的資金時(shí)就可以接納該用戶。

2）用戶可以分期貸款，但貸款的總數(shù)不能超過最大需求量。

3）當(dāng)銀行家現(xiàn)有的資金不能滿足用戶的尚需貸款時(shí)，對(duì)用戶的貸款可推遲支付，但總能使用戶在有限的時(shí)間里得到貸款。

4）當(dāng)用戶得到所需的全部資金后，一定能在有限的時(shí)間里歸還所有資金。

我們把操作系統(tǒng)看作是銀行家，操作系統(tǒng)管理的資源相當(dāng)于是銀行家管理的資金，則銀行家算法就是：

1）當(dāng)一個(gè)進(jìn)程首次申請(qǐng)資源時(shí)，測(cè)試該進(jìn)程對(duì)資源的最大的需求量，如果不超過系統(tǒng)現(xiàn)存資源時(shí)就可以按他的當(dāng)前申請(qǐng)量為其分配資源。 否則推遲分配。

2）進(jìn)程執(zhí)行中繼續(xù)申請(qǐng)資源時(shí)，測(cè)試該進(jìn)程占用資源和本次申請(qǐng)資源總數(shù)有沒有超過最大需求量。超過就不分配，沒超過則再測(cè)試現(xiàn)存資源是否滿足進(jìn)程還需要的最大資源量，滿足則按當(dāng)前申請(qǐng)量分配，否則也推遲分配。

總之，銀行家算法要保證分配資源時(shí)系統(tǒng)現(xiàn)存資源一定能滿足至少一個(gè)進(jìn)程所需的全部資源。這樣就可以保證所有進(jìn)程都能在有限時(shí)間內(nèi)得到需要的全部資源。這就是安全狀態(tài)。

（銀行家算法在操作系統(tǒng)的實(shí)踐考試中可能會(huì)用到）

四、死鎖的檢測(cè)（ 領(lǐng)會(huì) ） 死鎖的檢測(cè)

就是既不打預(yù)防針，也不去避免得病，而是經(jīng)常去體檢，如果發(fā)現(xiàn)有病了就治療。這是一種事后解決的辦法，也算是解決死鎖問題的一條途徑。但這畢竟要付出較大代價(jià)。

1、什么是 死鎖的檢測(cè) ：對(duì)資源的申請(qǐng)和分配不加限制，只要有剩余的資源就可把資源分配給申請(qǐng)者。這樣可能會(huì)出現(xiàn)死鎖，系統(tǒng)定時(shí)運(yùn)行一個(gè)“死鎖檢測(cè)程序”，如果檢測(cè)到死鎖發(fā)生，則必須先解除死鎖再繼續(xù)工作。

2、怎樣實(shí)現(xiàn)死鎖的檢測(cè)：1、每個(gè)資源當(dāng)用中只有一個(gè)資源2、資源類中含有若干個(gè)資源。

3、 死鎖的解除 ：一般采用兩種方式來解除死鎖，一種是終止一個(gè)或幾個(gè)進(jìn)程的執(zhí)行以破壞循環(huán)等待；另一種是從涉及死鎖的進(jìn)程中搶奪資源。

檢測(cè)死鎖和解除死鎖都要付出很大代價(jià)。所以用死鎖檢測(cè)的方法解決死鎖問題只適用于 不經(jīng)常發(fā)生死鎖 的系統(tǒng)中。