进程管理-死锁问题

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死锁的定义

进程管理时操作系统的核心，如果设计不当，就会出现死锁的问题，如果一个进程在等待一件不可能发生的事，则进程就死锁了，而如果一个或多个进程产生死锁，就会造成系统死锁

死锁的例子：程推进顺序不当、同类资源分配不当、PV操作使用不当等情况都可能造成死锁。

实例：
进程推进顺序不当引起的死锁。设系统中有一台读卡机A，一台打印机B，它们被进程P1和P2共享，进程P1和P2并发执行时按下列顺序请求和释放资源。

·
假如按P1<a>P2<a>P1<b>P2<b>的次序执行，则系统发生死锁。

因为进程P1执行Request（A）时，由于读卡机未被占用，所有请求可以得到满足；进程P2执行Request（B）时，由于打印机未被占用，所以请求也可以得到满足；接着进程P1执行Request（B）时，由于打印机被占用，所有请求得不到满足，P1等待；进程P2执行Request（A）时，由于读卡机被占用，所以请求得不到满足，P2也等待。此时，双方都在请求对方已占有的资源，系统发生死锁。

形成死锁的四个必要条件

1. 互斥:进程对其所要求的资源进行排他性控制，即一次只允许一个进程使用。
2. 请求保持:零星的请求资源，即已获得部分资源又请求资源被阻塞。
3. 不剥夺:进程已获得的资源在未使用完之前不能被剥夺，只能在使用完时由自己释放。
4. 环路等待：当发生死锁时，在进程资源有向图中必然构成环路，其中每个进程占有了下一个进程申请的一个或多个资源
   

死锁的预防：打破四大条件

1. 打破互斥资源：共享资源
2. 打破保持和等待：进程主动释放资源
3. 打破不可剥夺：系统剥夺其他已分配资源
4. 打破环路等待：使其不构成环路

死锁的避免

1. 有序资源分配法：资源轮流分配，进程依次执行（资源利用率低）。
2. 银行家算法：按照一定的原则进行资源分配（更加灵活）。

银行家算法

当一个进程对资源的最大需求量不超过系统中剩余资源数时，可以将资源分配给此进程，使其能够正常运行。 进程可以分批请求资源，但请求的总数不能超过此进程的最大需求量。当系统现有的资源不能满足进程尚需资源数时，对进程的资源请求可以推迟分配，但总能使进程在有限时间内得到所需资源

经典例题：
假设系统中有三类互斥资源R1、R2、R3，可用资源数量分别是9、8、5。在同一时刻系统中有P1、P2、P3、P4和P5五个进程，这些进程对资源的最大需求量和已分配资源数如下所示，如果进程按（ ）序列执行，那么系统状态是安全的。

① 求剩下的资源数量：

② 进程运行完成后释放它所占用的资源。