操作系统—死锁

一、死锁概念 

死锁多个进程在运⾏过程中因争夺资源⽽造成的⼀种僵局，占有自身资源并请求对⽅资源。

死锁的产生会导致程序卡死，不解锁程序将永远无法进行下去。

二、死锁原因

▪ 资源分配不当，系统资源不⾜

▪ 程序推进的顺序不合适

▪ 构成死锁的必要条件进而产生了死锁

三、死锁必要条件

互斥条件：进程对所需求的资源具有排他性，若有其他进程请求该资源，请求进程只能等待。

剥夺条件：进程在所获得的资源未释放前，不能被其他进程强行夺走，只能自己释放。

请求和保持条件：进程当前所拥有的资源在进程请求其他新资源时，由该进程继续占有。

循环等待条件：存在一种进程资源循环等待链，链中每个进程已获得的资源同时被链中下一个进程所请求。

四、死锁程序示例

#include 
#include 
#include 
#include 
 
using namespace std;
 
mutex mt1;
//一个很简单的示例，主要是两个函数，a1,a2，用的是同一把锁，但是a1函数调用了a2函数，产生死锁
void a2() {
	mt1.lock();  //第二次申请对mt1上锁，但是上不上去
	cout<<"a2"<
	mt1.unlock();
}
void a1() {
	mt1.lock();  //第一次对mt1上锁
	a2();
	cout<
	mt1.unlock();
}
 
int main() {
 
    a1();    
    cout<<"你看到这条消息就说明没有死锁了哦"<
	return 0;
}

五、解决死锁的方案

5.1 预防死锁

• 破坏互斥条件没有实⽤价值，互斥是有必要的

• ⼀次性分配所有资源（破坏请求条件）

• 有其中⼀个资源得不到，其他的也不给分配（破坏请保持条件）

• 已经得到部分，但得不到其他，释放拥有的（破坏不可剥夺条件）

• 给每类资源赋予⼀个编号，每⼀个进程按编号递增的顺序请求资源（破坏环路等待条件）

5.2 避免死锁

在程序运行时避免发生死锁。在进⾏资源分配之前预先计算资源分配的安全性，如果会导致系统进⼊不安全的状态， 则分配给进程。

避免死锁涉及到安全状态判断算法，其中经典算法是银行家算法。

5.3 检测死锁

• 首先为每个进程和每个资源指定⼀个唯⼀的号码

• 然后建立资源分配图

• 判断是否有环路

    没有环路，不会死锁；如果有环路，则可能造成死锁，不是一定哦！

    死锁检测中其实也涉及死锁检测算法，跟银行家算法有点相似，可以判断定期执行这个算法，来判断系统是否有死锁，是否有环，前提要知道每个进程可以知道的所要资源的最大值

5.4 死锁恢复 

死锁恢复也可成为接触死锁

（1）利用抢占恢复（选择最小的成本）

（2）利用回滚恢复（返回到一些安全状态，或重启进程到安全状态）

（3）通过杀死进程恢复（剥夺进程、终止进程、撤销进程）

5.5 鸵鸟策略

（1）把头埋在沙子里，假装根本没发生问题。

（2）因为解决死锁问题的代价很高，因此鸵鸟策略这种不采取任务措施的方案会获得更高性能。

（3）当发生死锁时不会对用户造成多大影响，或发生死锁的概率很低，可以采用鸵鸟策略。

（4）大多数操作系统，包括 Unix，Linux 和 Windows，处理死锁问题的办法仅仅是忽略它。