5-2009-死锁 操作系统高级 教学课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2020/9/17
死锁预防
破坏“请求和保持”条件 要求每个进程在运行前必须一次性申请 它所要求的所有资源，且仅当该进程 所要资源均可满足时才给予一次性分 配
问题：资源利用率低；”饥饿”现象
2020/9/17
死锁预防
破坏“循环等待”条件 采用资源有序分配法： 把系统中所有资源编号，进程在申请资 源时必须严格按资源编号的递增次序进 行，否则操作系统不予分配
Need: ARRAY[1..n,1..m] of integer;
Request: ARRAY[1..n,1..m] of integer;
2020/9/17
银行家算法
简记符号： Available Max[i] Allocation[i] Need[i] Request[i]
2020/9/17
银行家算法
当进程pi提出资源申请时，系统执行下列步 骤：
（1）若Request[i]≤Need[i],转（2）； 否则错误返回
（2）若Request[i]≤Available, 转（3）；否则进程等待
2020/9/17
(3）假设系统分配了资源，则有： Available:=Available-Request[i]; Allocation[i]:=
2020/9/17
死锁预防
破坏“不可剥夺”条件
实施方案1：在允许进程动态申请资源前提下规 定，一个进程在申请新的资源不能立即得到满 足而变为等待状态之前，必须释放已占有的全 部资源，若需要再重新申请
实施方案2：当一个进程申请的资源被其他进程 占用时，可以通过操作系统抢占这一资源 （适用于状态易于保存和恢复的资源）
➢ 请求和保持（部分分配，占有申请） 一个进程在申请新的资源的同时保持对原有资源的占有
➢ 循环等待 存在一个进程等待队列
{P1 , P2 , … , Pn}, 其中P1等待P2占有的资源，P2等待P3占有的资源，…，
Pn等待P1占有的资源，形成一个进程等待环路
2020/9/17
4.产生死锁的例子
1.申请不同类型资源产生死锁
永久性资源：可以被多个进程多次使用（ 可再用资源）
* 可抢占资源与不可抢占资源
临时性资源：只可使用一次的资源；如信 号量,中断信号，同步信号等（可消耗性 资源）
2020/9/17
3. 产生死锁的四个必要条件
➢ 互斥使用（资源独占） 一个资源每次只能给一个进程使用
➢ 不可强占（不可剥夺） 资源申请者不能强行的从资源占有者手中夺取资源，资 源只能由占有者自愿释放
问题：？
（解决哲学家就餐问题）
2020/9/17
2.死锁避免
M
用户乙
O1 B
Y2
O2 Y Y1
O
X1 X
X2
2020/9/17
O3
A
M
用户甲
死锁避免A为用户甲总资源需求量
M
用户乙
Y = M –A
O1 B
一旦乙占用超过Y的资源， 甲将得不到足够的资源执行
乙的B和对应的X
O2 与甲的A和对应的Y
Leabharlann Baidu
Y
意义和关系相似
操作系统高级
Operating Systems Advanced Class
北京大学软件与微电子学院 2009春季
2020/9/17
第五讲 死锁
死锁的基本概念 死锁的解决方案
（预防，避免，检测及解除） 资源分配图
2020/9/17
死锁的现象
2020/9/17
2. 资源
“申请--分配--使用--释放”模式
不安全状态
2020/9/17
安全序列
一个进程序列{P1，…，Pn}是安全的，如 果对于每一个进程Pi(1≤i≤n），它以后 尚需要的资源量不超过系统当前剩余资 源量与所有进程Pj ( j < i )当前占有资源 量之和，系统处于安全状态 (安全状态一定是没有死锁发生的)
2020/9/17
安全状态与不安全状态
2020/9/17
m=2，n=3
二、死锁的解决方案
• 不考虑此问题（鸵鸟政策） • 不让死锁发生
✓静态策略：设计合适的资源分配算法 ，不让死锁发生
✓动态策略：
• 让死锁发生
2020/9/17
1.死锁预防
定义： 在系统设计时确定资源分配算法，保证 不发生死锁
具体的做法是破坏产生死锁的四个必要 条件之一
不安全状态:不存在一个安全序列 不安全状态一定导致死锁
2020/9/17
银行家算法
n：系统中进程的总数 m：资源类总数 Available:
ARRAY[1..m] of integer; Max:
ARRAY[1..n,1..m] of integer;
2020/9/17
银行家算法
Allocation: ARRAY[1..n,1..m] of integer;
O
X
2020/9/17
A
M
用户甲
M
用户乙
X1为当前分配给用户甲的资源数量
O1 Y1为当前分配给用户乙的资源数量
B
无论用户甲还是用户乙
剩余资源总数
O2 都能满足用户对资源的
Y
需求
Y1
O
2020/9/17
X1 X
A
M
用户甲
M
用户乙
X2为当前分配给用户甲的资源数量 Y1为当前分配给用户乙的资源数量
剩余资源不能满足乙的需求
P1：
… 申请打印机 申请扫描仪
使用 释放打印机 释放扫描仪
…
P2：
… 申请扫描仪 申请打印机
使用 释放打印机 释放扫描仪
…
2020/9/17
产生死锁的例子
2.申请同类资源产生死锁（如内存）
设有资源R，R有m个分配单位，由n个进程 P1,P2,…,Pn（n > m）共享。假设每个进程对R 的申请和释放符合下列原则： * 一次只能申请一个单位 * 满足总申请后才能使用 * 使用完后一次性释放
O1
但是剩余资源足够甲的需求
B
甲得到执行后，释放资源，
从而使得乙也有足够资源满 O2 足自己需求
Y
Y1
O
2020/9/17
X
X2
A
M
用户甲
M
用户乙
X2为当前分配给用户甲的资源数量 Y2为当前分配给用户乙的资源数量
剩余资源既不能满足甲的需求
O1
B
也不足以满足乙的需求
Y2
此时甲和乙都无法获得足
够的资源使其得到执行
O2
Y
O
2020/9/17
X X2
A
M
用户甲
死锁避免（续）
O5
Z
O4
2020/9/17
死锁避免定义
定义： 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
安全状态： 如果存在一个由系统中所有进程构成的安全序 列P1，…，Pn，则系统处于安全状态
死锁预防
破坏“请求和保持”条件 要求每个进程在运行前必须一次性申请 它所要求的所有资源，且仅当该进程 所要资源均可满足时才给予一次性分 配
问题：资源利用率低；”饥饿”现象
2020/9/17
死锁预防
破坏“循环等待”条件 采用资源有序分配法： 把系统中所有资源编号，进程在申请资 源时必须严格按资源编号的递增次序进 行，否则操作系统不予分配
Need: ARRAY[1..n,1..m] of integer;
Request: ARRAY[1..n,1..m] of integer;
2020/9/17
银行家算法
简记符号： Available Max[i] Allocation[i] Need[i] Request[i]
2020/9/17
银行家算法
当进程pi提出资源申请时，系统执行下列步 骤：
（1）若Request[i]≤Need[i],转（2）； 否则错误返回
（2）若Request[i]≤Available, 转（3）；否则进程等待
2020/9/17
(3）假设系统分配了资源，则有： Available:=Available-Request[i]; Allocation[i]:=
2020/9/17
死锁预防
破坏“不可剥夺”条件
实施方案1：在允许进程动态申请资源前提下规 定，一个进程在申请新的资源不能立即得到满 足而变为等待状态之前，必须释放已占有的全 部资源，若需要再重新申请
实施方案2：当一个进程申请的资源被其他进程 占用时，可以通过操作系统抢占这一资源 （适用于状态易于保存和恢复的资源）
➢ 请求和保持（部分分配，占有申请） 一个进程在申请新的资源的同时保持对原有资源的占有
➢ 循环等待 存在一个进程等待队列
{P1 , P2 , … , Pn}, 其中P1等待P2占有的资源，P2等待P3占有的资源，…，
Pn等待P1占有的资源，形成一个进程等待环路
2020/9/17
4.产生死锁的例子
1.申请不同类型资源产生死锁
永久性资源：可以被多个进程多次使用（ 可再用资源）
* 可抢占资源与不可抢占资源
临时性资源：只可使用一次的资源；如信 号量,中断信号，同步信号等（可消耗性 资源）
2020/9/17
3. 产生死锁的四个必要条件
➢ 互斥使用（资源独占） 一个资源每次只能给一个进程使用
➢ 不可强占（不可剥夺） 资源申请者不能强行的从资源占有者手中夺取资源，资 源只能由占有者自愿释放
问题：？
（解决哲学家就餐问题）
2020/9/17
2.死锁避免
M
用户乙
O1 B
Y2
O2 Y Y1
O
X1 X
X2
2020/9/17
O3
A
M
用户甲
死锁避免A为用户甲总资源需求量
M
用户乙
Y = M –A
O1 B
一旦乙占用超过Y的资源， 甲将得不到足够的资源执行
乙的B和对应的X
O2 与甲的A和对应的Y
Leabharlann Baidu
Y
意义和关系相似
操作系统高级
Operating Systems Advanced Class
北京大学软件与微电子学院 2009春季
2020/9/17
第五讲 死锁
死锁的基本概念 死锁的解决方案
（预防，避免，检测及解除） 资源分配图
2020/9/17
死锁的现象
2020/9/17
2. 资源
“申请--分配--使用--释放”模式
不安全状态
2020/9/17
安全序列
一个进程序列{P1，…，Pn}是安全的，如 果对于每一个进程Pi(1≤i≤n），它以后 尚需要的资源量不超过系统当前剩余资 源量与所有进程Pj ( j < i )当前占有资源 量之和，系统处于安全状态 (安全状态一定是没有死锁发生的)
2020/9/17
安全状态与不安全状态
2020/9/17
m=2，n=3
二、死锁的解决方案
• 不考虑此问题（鸵鸟政策） • 不让死锁发生
✓静态策略：设计合适的资源分配算法 ，不让死锁发生
✓动态策略：
• 让死锁发生
2020/9/17
1.死锁预防
定义： 在系统设计时确定资源分配算法，保证 不发生死锁
具体的做法是破坏产生死锁的四个必要 条件之一
不安全状态:不存在一个安全序列 不安全状态一定导致死锁
2020/9/17
银行家算法
n：系统中进程的总数 m：资源类总数 Available:
ARRAY[1..m] of integer; Max:
ARRAY[1..n,1..m] of integer;
2020/9/17
银行家算法
Allocation: ARRAY[1..n,1..m] of integer;
O
X
2020/9/17
A
M
用户甲
M
用户乙
X1为当前分配给用户甲的资源数量
O1 Y1为当前分配给用户乙的资源数量
B
无论用户甲还是用户乙
剩余资源总数
O2 都能满足用户对资源的
Y
需求
Y1
O
2020/9/17
X1 X
A
M
用户甲
M
用户乙
X2为当前分配给用户甲的资源数量 Y1为当前分配给用户乙的资源数量
剩余资源不能满足乙的需求
P1：
… 申请打印机 申请扫描仪
使用 释放打印机 释放扫描仪
…
P2：
… 申请扫描仪 申请打印机
使用 释放打印机 释放扫描仪
…
2020/9/17
产生死锁的例子
2.申请同类资源产生死锁（如内存）
设有资源R，R有m个分配单位，由n个进程 P1,P2,…,Pn（n > m）共享。假设每个进程对R 的申请和释放符合下列原则： * 一次只能申请一个单位 * 满足总申请后才能使用 * 使用完后一次性释放
O1
但是剩余资源足够甲的需求
B
甲得到执行后，释放资源，
从而使得乙也有足够资源满 O2 足自己需求
Y
Y1
O
2020/9/17
X
X2
A
M
用户甲
M
用户乙
X2为当前分配给用户甲的资源数量 Y2为当前分配给用户乙的资源数量
剩余资源既不能满足甲的需求
O1
B
也不足以满足乙的需求
Y2
此时甲和乙都无法获得足
够的资源使其得到执行
O2
Y
O
2020/9/17
X X2
A
M
用户甲
死锁避免（续）
O5
Z
O4
2020/9/17
死锁避免定义
定义： 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
安全状态： 如果存在一个由系统中所有进程构成的安全序 列P1，…，Pn，则系统处于安全状态