操作系统课件-第三章进程管理8(死锁问题2)

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死锁的恢复。是与检测死锁相配套的一 种措施，用于将进程从死锁状态下解脱 出来。常用的方法有： 1撤消进程；最简单撤消进程的方法是使 全部死锁的进程夭折掉；另一方法是按 照某种顺序逐个地撤消进程，直至有足 够的资源可用，死锁状态消除为止 2挂起进程（剥夺资源）。使用挂起/激活 机构挂起一些进程，剥夺它们的资源以 解除死锁，待条件满足时，再激活进程。 目前挂起法比较受到重视。
请找出该表中T0时刻以后存在的安全序列（至少2种）
资源情况 进程 P0 P1 P2 P3 P4 Max A B C 7 5 3 9 2 4 2 0 2 3 3 2 2 2 3 Allocation A B C 0 1 2 0 3 0 2 0 1 0 0 0 2 1 2 Need A B C 7 4 1 2 6 0 0 1 4 3 3 2 0 1 1
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Available A B C 3 3 2
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3 死锁的检测和恢复
死锁的检测和恢复技术是指定期启动 一个软件检测系统的状态， 一个软件检测系统的状态，若发现有死 锁存在，则采取措施恢复之。 锁存在，则采取措施恢复之。 (1)死锁的检测 (1)死锁的检测 检查死锁的办法就是由软件检查系统 中由进程和资源构成的有向图是否构成 一个或多个环路，若是，则存在死锁， 一个或多个环路，若是，则存在死锁， 否则不存在。 否则不存在。
还需要 Need A B C 7 4 1 (0 6 0 3 Available A B C 3 3 (2 3 2
可用
P0 P1 P2 P3 P4
0)
(3 0 2) 3 0 2 2 1 1 0 0 2
2 2 2 0) 0 0 1 1 1
若P1发出请求向量 Request（1，0，2）
4 3
工作向量Work.它表示系统可提供给进程继续运行所需要的各类资源的数目 资源情况 进程 P1 P3 P4 P2 P0 work A B C 3 3 5 3 7 4 7 4 10 4 2 2 3 5 7 Need A B C 1 2 0 1 4 3 6 0 7 4 2 1 1 0 3 Allocation A B C 2 0 2 1 0 0 3 0 0 1 0 1 2 2 0
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二、银行家算法 设Requesti是进程Pi的请求向量，如果进程Pi需要K个 Rj类资源，当Pi发出资源请求后，系统按下述步骤进行 检查： 1 如果Requesti≤Needi,则转向步骤2；否则认为出错。 （因为它所需要的资源数已超过它所宣布的最大值。 2如果Requesti≤Available,则转向步骤3；否则，表示系 统中尚无足够的资源，Pi必须等待 3 系统试探把要求的资源分配给进程Pi，并修改下面数据 结构中的数值： Available:=Available-Requesti; Allocation:=Allocation+Requesti; Needi:= Needi- Requesti; 4 系统执行安全性算法，检查此次资源分配后，系统是 否处于安全状态。若安全，正式将资源分配给进程Pi， 以完成本次分配；否则，将试探分配作废，恢复原来 的资源分配状态，让进程Pi等待。
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P1 r1 P2 r2
P1 r1 P2 r2
P1 r1 P2 r2
死锁定理： 系统中某个时刻S为死锁状态的充要条件是 S时刻系统的资源分配图是不可完全简化的。 在经过一系列的简化后，若能消去图中的所 有边，使所有的进程都成为孤立结点，则称该 图是可完全简化的；反之的是不可完全简化的。
Work＋Allocation finish ＋
A B C 5 3 7 4 7 4 10 4 10 5
2 3 5 7 7
true true true true true
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思考和练习
假定系统中有五个进程{P0、P1、P2、P3、P4}和 三种类型的资源{A，B，C}，每一种资源的数量 分别为10、5、7，在T0时刻的资源分配情况如图
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死锁的检测：实质是确定是否存在环路 等待现象，一旦发现这种环路便认定死 锁存在，并识别出该环路所涉及的有关 进程，以供系统采取适当的措施来解除 死锁。最常用的是一种基于资源分配图 RAG和死锁定理的检测死锁算法。
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进 资源分配图（RAG） 程 管 系统死锁可用资源分配图来描述，该图是由一组结点N和 一组边E所组成的一对偶G=(N,E)。（用圆圈代表一个 理 进程，用方框代表一类资源，由于一种类型的资源可 能有多个，可用方框中的一个点代表一类资源中的一 个资源） 几个概念：请求边，分配边 P1 r1 请求r2 r2
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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 2台，还有3台空闲没有分配。 进程 P1 P2 P3 最大需求 10 4 9 已分配 5 2 2 可用 3
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要记住的一些变量的名称
1 Available（可利用资源向量） 某类可利用的资源数目，其初值是系统中所配置的该类全部可用 资源数目。 2 Max最大需求矩阵 某个进程对某类资源的最大需求数 3 Allocation分配矩阵 某类资源当前非配给某进程的资源数。 4 Need需求矩阵 某个进程还需要的各类资源数。 Need= Max-Allocation 系统把进程请求的资源分配给它以后要修改的变量 Available:=Available-Request; Allocation:=Allocation+Request; Need:= Need- Request;
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银行家算法
银行家算法是最有代表性的避免死锁算 法，是Dijkstra提出的银行家算法。这是 由于该算法能用于银行系统现金贷款的 发放而得名。为实现银行家算法，系统 中必须设置若干数据结构。
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一、银行家算法中的数据结构 1 可利用资源向量Available 是一个含有m个元素，其中的每一个元素代 Available= 3 5 4 表一类可利用的资源数目，其初值是系统中所 2 8 3 配 置 的 该 类 全 部 可 用 资 源 数6目 。 如 果 8 1 Available[j]=k， 表示系统中现有Rj类资源k个。 2 最大需求矩阵Max 是一个含有n m的矩阵，它定义了系统中n个 进程中的每一个进程对m类资源的最大需求。 如果Max(i,j)=k， 表示进程i需要Rj类资源的最 大数目为k。
Available A B C
P0 P1 P2 P3 P4
3 3 3 2 (2 3 0) 2 2 2 0) 0 0 1 1 3 1
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10,5 7
进程
资源情况
最大值 Max A B C 7 5 3 9 2 4 2 0 2 3 3 2 2 2 3
已分配 Allocation A B C 0 1 2 0 0 0
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3 分配矩阵Allocation 是一个含有n m的矩阵，它定义了系统中每 一类资源当前已分配给每一进程的资源数。如 果Allocation(i,j)=k， 表示进程i当前已分得Rj类 资源k个。 4 需求矩阵Need 是一个含有n m的矩阵，用以表示每一个进 程尚需的各类资源数。如果Need(i,j)=k， 表示 进程i还需要Rj类资源k个，方能完成其任务。 Need(i,j)= Max(i,j)-Allocation(i,j)
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小结
进程的并发执行， 使得它们之间存在着 进程的并发执行 ， 使得它们之间 存在着 两种制约关系： 两种制约关系 ： 由共享资源引起的间接 制约关系称为互斥； 制约关系称为互斥 ； 由于协作完成同一 任务而引起的直接制约关系称为同步。 任务而引起的直接制约关系称为同步 。 为了正确地解决进程之间的同步和互斥， 为了正确地解决进程之间的同步和互斥 ， 系统设置同步机构： 锁和信号量机构。 系统设置同步机构 ： 锁和信号量机构 。 这种同步机构称为低级通信。 进程之间 这种同步机构称为低级通信 。 的高级通信机构有消息缓冲、 信箱、 的高级通信机构有消息缓冲 、 信箱 、 管 共享内存和共享文件等机构， 道 、 共享内存和共享文件等机构 ， 其最 大特点是通信双方可交换大量的数据。 大特点是通信双方可交换大量的数据。
Hale Waihona Puke 1 答：不可能。因为死锁产生的原因有两点： 系统资源不足或推进顺序不当，在本题中，进 程所需的最大资源数为60，而系统共有该类资 源65个，其资源数已足够系统内各进程使用。 2 答：简言之，死锁是某进程等待一个不会发 生的事件的一种现象；而饥饿现象是某进程正 等待这样一个事件，它发生了但总是受到其它 进程的影响，以至轮不到（或很难轮到）该进 程。
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三、安全性算法 系统所执行的安全性算法可描述如下： 1 设置两个向量 ①工作向量Work.它表示系统可提供给进程继续运行所需要的各类资 源的数目，它含有m个元素，执行安全算法开始时， Work:=Available。 ②Finish.它表示系统是否有足够的资源分配给进程，使之运行完成。 开始时先做Finish[i]:=false；当有足够的资源分配给进程时， 令Finish[i]:=true. 2 从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程：① Finish[i]=false; ②Needi≤Work. 如找到，执行步骤3；否则执 行步骤4。 3 当进程Pi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，故执行： Work:=Work+Allocation; Finish[i]:=true; Goto step2; 4 如果所有进程的Finish[i]=true，则表示系统处于安全状态；否 则，系统处于不安全状态。