第3章调度与死锁(3)

注：如果死锁发生，会浪费大量系统资源， 甚至导致系统崩溃
第3章 调度与死锁
2013-6-21
7
3.5.2 产生死锁的必要条件


互斥条件（进程所竞争的资源必须被互斥的使用） 请求和保持条件（当前已拥有资源的进程，仍能申请新的资 源；而且当该进程因新的资源被其他的进程占用而阻塞时， 它对自己已获得的资源仍保持不放） 不剥夺条件（进程已获得的资源，只能在使用完时自行释放） 环路等待条件（存在一个至少包括两个进程的循环等待链， 链中的每个进程都正在等待下一个进程所占有的资源）
32
(3）假设系统分配了资源，则有：
Available[j]:=Available[j]-Requesti[j]; Allocation[i,j]:=Allocation[i,j]+Request i[j]; Need[i,j]:=Need[i,j]-Requesti[j]
（4）执行安全性算法，若系统新状态是安 全的，则分配完成，若系统新状态是不安 全的，则恢复原状态，进程等待

临时性资源是指由一个进程产生，被另一个进程使用
一段时间后便无用的资源。
P1 S3 S1
P3 S2
第3章 调度与死锁
P2
2013-6-21
5
3.5.1 产生死锁的原因
进程推进顺序不当引起死锁 （1）进程推进顺序合法（①②③） （2）进程推进顺序非法（④）

P2 Rel(R ) 1 P2 Rel(R ) 2 P2 Req (R1 ) P2 Req (R2 ) ④ D ③ ① ②
第3章 调度与死锁
2013-6-21
17
破坏不剥夺条件
一个已拥有资源的进程，若它再提出新 资源要求而不能立即得到满足时，它必须释 放已经拥有的所有资源。以后需要时再重新 申请。 实现复杂、要付出很大的代价、 增加系 统开销，降低系统吞吐量。 因为可能前期工 作失效，可能无限期推迟
第3章 调度与死锁

第3章 调度与死锁
2013-6-21
2
3.5.1 产生死锁的原因
竞争资源 （1）可剥夺性和非剥夺性资源 可剥夺性资源：某进程在获得这类资源后， 该资源可以再被其他进程或系统剥夺。 （CPU，主存） 非剥夺性资源：当系统把这类资源分配给 某进程后，再不能强行收回，只能在进程用 完后自行释放。（磁带机，打印机）
A P1 P2 2 1 B 1 2 C 2 1
P3
P4
2
1
2
3
2
2
第3章 调度与死锁
2013-6-21
29

需求矩阵Need 。n*m矩阵，表示每个进程还 需要各类资源数。
A P1 P2 3 2 B 5 1 C 2 1
P3
P4
2
2
2
3
3
2
第3章 调度与死锁
2013-6-21
30
例
设系统有五个进程和三类资源，每类资源分别有10、 5、7。在T0时刻资源分配情况如图
P1 Req (R1 )
P1 Req (R2 )
P1 Rel(R ) P1 Rel(R ) 1 2
第3章 调度与死锁
2013-6-21
6
关于死锁的一些结论


参与死锁的进程最少是两个 （两个以上进程才会出现死锁） 参与死锁的进程至少有两个已经占有资源 参与死锁的所有进程都在等待资源 参与死锁的进程是当前系统中所有进程的子集
第3章 调度与死锁 2013-6-21 36
T0时刻的安全性检查

T0时刻可以找到一个安全序列{p1,p3,p4,p2,p0}. 系统是安 全的。
第3章 调度与死锁
2013-6-21
37
例1：T0时刻P1请求资源

P1发出请求Request1(1,0,2)，执行银行家算法
第3章 调度与死锁
2013-6-21
四个条件必须同时存在才有可能发生死锁，有一个 不成立也不能发生死锁。
第3章 调度与死锁
2013-6-21
8
3.5.3处理死锁的基本方法
1、预防死锁： 通过设置某些限制条件，去破坏死锁四个必要 条件中的一个或多个，来防止死锁。 较易实现，广泛使用，但由于所施加的限制往 往太严格，可能导致系统资源利用率和系统 吞吐量的降低。
m代表资源的数量，n代表进程的数量
第3章 调度与死锁
2013-6-21
34
安全性算法步骤
(1) Work:=Available; Finish:=false; (2) 寻找满足下列条件的i： a). Finish[i]=false; b). Need[i，j]≤Work[j]; 如果不存在，则转(4)
第3章 调度与死锁
2013-6-21
25
系统进入不安全状态
进程
p1 p2 p3
最大需求
10 4 9
已分配
5 2 3
还需
5 2 6
可用
2
第3章 调度与死锁
2013-6-21
26
4.5.3 利用银行家算法避免死锁
最有代表性的避免死锁算法，由Dijkstra提出。 1、银行家算法中的数据结构 可利用资源向量Available。它是一个含有m 个元素的数组，其中每个元素代表一类可利 用资源的数目。
第3章 调度与死锁
2013-6-21
11
4、解除死锁： 与检测死锁相配套，用于将进程从死锁状态解 脱出来。 常用的方法是撤消或挂起一些进程。以回收一 些资源，再将它们分配给处于阻塞状态的进 程，使之转为就绪状态。 实现难度大，但可获得较好的资源利用率和系 统吞吐量。
第3章 调度与死锁
2013-6-21
第3章 调度与死锁
2013-6-21
31
银行家算法描述
当进程pi提出资源申请时，系统执行下列步骤： （1）若Requesti [j]≤Need[i,j],转（2）； 否则错误返回 （2）若Requesti [j]≤Available[j], 转（3）；否则进程等待
第3章 调度与死锁
2013-6-21
第3章 调度与死锁
2013-6-21
23
图
经分析，在T0时刻，系统是安全的。 因为存在一个安全序列p2→p1→p3。见下图。
进程 p1 p2 最大需求 10 4 已分配 5 2 还需 5 2 可用 3
p3
9
2
7
第3章 调度与死锁
2013-6-21
24
由安全状态向不安全状态的转换
如果不按安全序列分配资源，则系统可能 会由安全状态进入不安全状态。如在T0以后， P3要求1台磁带机，若系统分给它一台，则 系统进入不安全状态。因为其余2台分给P2， P2完成后，只能释放4台，这既不能满足P1 （5台），也不能满足P3（6台）。将导致死 锁。可见当P3申请资源时，尽管系统中有资 源也不能分给它。
第3章 调度与死锁
2013-6-21
35
(3)当进程获得资源后，可顺利执行， 直至完成，并释放出分配给它的资 源
Work[j]:=Work[j]+Allocation[i,j];
Finish[i]:=true; 转(2) (4) 若对所有i,Finish[i]=true,则系 统处于安全状态，否则处于不安全 状态
第3章 度与死锁
2013-6-21
15
破坏“请求和保持”条件
系统要求所有进程要一次性地 申请在整个运行过程中所需的全部 资源。若系统有足够资源则完全分 配。
第3章 调度与死锁
2013-6-21
16
优点：简单、易于实现且安全。 缺点： 一个用户在作业运行之前可能提不出他的作业将要 使用的全部设备。 用户作业必须等待，直到所有资源满足才能运行。 实际上某些资源可能要到运行后期才会用到。 一个作业运行期间，对某些设备的使用时间很短， 甚至不会用到。如：当用户作业出错时才需要打印 机输出错误信息，但采用静态分配法必须把打印机 分配给该作业，并长期占用。采用该方法对系统来 说是非常浪费的。
12
习题

为多道程序提供的可共享资源不足时，可 能出现死锁。但是，不适当的______也可 能产生死锁。 A、进程优先权 B、资源的线性分配 C、进程推进顺序 D、分配队列优先权
产生死锁的四个必要条件是____,_____, _____,_____。

第3章 调度与死锁 2013-6-21 13
3.6 死锁的预防和避免
第3章 调度与死锁
2013-6-21
9
2、避免死锁： 不事先采取限制去破坏产生死锁的条件，而是 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，从而避免死锁的发 生。
只需要较弱的限制条件，可获得较高的资源利 用率和系统吞吐量，实现较难 。
第3章 调度与死锁
2013-6-21
10
3、检测死锁： 事先并不采取任何限制，也不检查系统是否进 入不安全区，允许死锁发生，但可通过检测 机构及时检测出死锁的发生，并精确确定与 死锁有关的进程和资源，然后采取适当措施， 将系统中已发生的死锁清除掉
避免死锁 在系统运行过程中，对进程发出的 每一个系统能够满足的资源申请进行 动态检查，并根据检查结果决定是否 分配资源，若分配后系统可能发生死 锁，则不予分配，否则予以分配
第3章 调度与死锁
2013-6-21
21
安全状态
如 果 系 统 能 按 某 种 顺 序 （ 如 P4， P1，…,Pn, 称为安全序列）为每个进程分配 其所需的资源，直至所有进程都能运行完成， 称系统处于安全状态。若不存在这样一个安 全序列称系统处于不安全状态。
第3章 调度与死锁
2013-6-21
33