进程推进顺序不当引起死锁
第3章死锁习题及答案
第三章死锁习题一、填空题1．进程的“同步”和“互斥”反映了进程间①和②的关系。
【答案】①直接制约、②间接制约【解析】进程的同步是指在异步环境下的并发进程因直接制约而互相发送消息，进行相互合作、相互等待，使得各进程按一定的速度执行的过程；而进程的互斥是由并发进程同时共享公有资源而造成的对并发进程执行速度的间接制约。
2．死锁产生的原因是①和②。
【答案】①系统资源不足、②进程推进路径非法【解析】死锁产生的根本原因是系统的资源不足而引发了并发进程之间的资源竞争。
由于资源总是有限的，我们不可能为所有要求资源的进程无限地提供资源。
而另一个原因是操作系统应用的动态分配系统各种资源的策略不当，造成并发进程联合推进的路径进入进程相互封锁的危险区。
所以，采用适当的资源分配算法，来达到消除死锁的目的是操作系统主要研究的课题之一。
3．产生死锁的四个必要条件是①、②、③、④。
【答案】①互斥条件、②非抢占条件、③占有且等待资源条件、④循环等待条件【解析】互斥条件：进程对它所需的资源进行排它性控制，即在一段时间内，某资源为一进程所独占。
非抢占条件：进程所获得的资源在未使用完毕之前，不能被其它进程强行夺走，即只能由获得资源的进程自己释放。
占有且等待资源条件：进程每次申请它所需的一部分资源，在等待新资源的同时，继续占有已分配到的资源，循环等待条件：存在一进程循环链，链中每一个进程已获得的资源同时被下一个进程所请求。
4．在操作系统中，信号量是表示①的物理实体，它是一个与②有关的整型变量，其值仅能由③原语来改变。
【答案】①资源，②队列，③P-V【解析】信号量的概念和P-V原语是荷兰科学家E．W．Dijkstra提出来的。
信号量是一个特殊的整型量，它与一个初始状态为空的队列相联系。
信号量代表了资源的实体，操作系统利用它的状态对并发进程共享资源进行管理。
信号量的值只能由P-V原语来改变。
5．每执行一次P原语，信号量的数值S减1。
如果S>=0，该进程①；若S<0，则②该进程，并把它插入该③对应的④队列中。
作业五 死锁 笔记
作业五-死锁选择1.通常不采用( )方法来解除死锁从非死锁进程处抢夺资源、终止死锁所有进程解除死锁的方法有两个，①剥夺资源：从其它进程剥夺足够数量的资源给死锁进程，但一般是从其它死锁进程处抢夺资源，而不是从非死锁进程处抢夺资源，这样有可能会造成新的死锁。
②撤消进程：一种终止全部死锁进程，另一种按某种规则逐个终止死锁进程。
2.计算机系统产生死锁的根本原因是( 资源有限和进程推进顺序不当 )死锁是指两个以上进程相互都要求对方已经占有的资源而相互等待，导致无法继续运行下去的现象。
产生死锁的原因是竞争资源及进程推进顺序非法。
当系统中有多个进程所共享的资源，不足以同时满足他们的要求时，引起它们对资源的竞争就会导致死锁。
进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，即进程推进顺序非法导致死锁。
3.若系统中有五台绘图仪，有多个进程均需要使用两台，规定每个进程一次仅允许申请一台，则至多允许( )个进程参于竞争，而不会发生死锁.虽然进程在运行过程中，可能发生死锁，但死锁的发生也必须具备一定的条件，死锁的发生必须具备以下四个必要条件。
1 ）互斥条件：指进程对所分配到的资源进行排它性使用，即在一段时间内某资源只由一个进程占用。
如果此时还有其它进程请求资源，则请求者只能等待，直至占有资源的进程用毕释放。
2 ）请求和保持条件：指进程已经保持至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其它进程占有，此时请求进程阻塞，但又对自己已获得的其它资源保持不放。
3 ）不剥夺条件：指进程已获得的资源，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 ）环路等待条件：指在发生死锁时，必然存在一个进程——资源的环形链，即进程集合{P0，P1，P2，···，Pn}中的P0正在等待一个P1占用的资源；P1正在等待P2占用的资源，……，Pn正在等待已被P0占用的资源。
因此为了避免发生死锁，则不能生成此资源的环形链，则4个进程是极限了。
(整理)华为笔试题.
华为2011第一次笔试题目总结：单选20，多选10，改错3，编程2有数据结构、网络、操作系统、数据库一、单项选择题（4选1）1．如果有N个节点用二叉树结构来存储，那么二叉树的最小深度是：解析：深度为k的二叉树，最多有2^k-1个节点，这时的二叉树成为满二叉树。
Log2(N+1)2．形结构的一种重要运算。
若已知一棵二叉树的前序序列是BEFCGDH，中序序列是FEBGCHD，则后序序列是：FEGHDCB3．下列算法的功能是：/*L是无头节点单链表*/LinkList Demo(LinkList L){ListNode *Q,*P;If(L&&L->next){Q=L;L=L->next;P=L;While(p->next)P=p->next;p->next=Q;Q->next=NULL;}return L;}解析：将单链表转变为循环链表4、循环单向链表指：最后一个节点的指针总是指向链表头。
5、折半查找算法的算法复杂度：O(log2N)6、void example(char acWelcome[]){Printf(“%d”,sizeof(acWelcome));return;}Void main(){Char acWelcome[]=”Welcome to Huawei Test”;Example(acWelcome);return;}的输出是——A 4B 5C 22D 23解析：237、设有如下定义：Unsigned long pulArray[]={6,7,8,9,10};Unsigned long *pulPtr;则下列程序段的输出结果为——pulPtr=pulArray;*(pulPtr+2)+=2;printf(“%d,%d\n”,*pulPtr,*(pulPtr+2));6,10pulPtr+2只是一个临时的指针相当于int *p,*q;q = PulPtr + 2;return pulPtr;而ptr++相当于ptr = ptr +1;return ptr;7,8指针的问题！！！8、#define M(x,y,z) x*y+zvoid main(){int a=1,b=2,c=3;cout<<M(a+b,b+c,c+a);}A 12B 13C 19D 89、如下：int func(int a){int b;switch(a){case 1:b=100;case 2:b=200;case 3:b=250;default:b=0; }return b;}问f(1)等于多少？010、给出以下定义:Char acX[]=”abcdefg”;Char acX[]={‘a’,’b’,’c’,’d’,’e’,’f’,’g’}; 则正确的叙述为（）A、数组acX和数组acY等价B、数组acX和数组acY的长度相同C、数组acX的长度大于数组acY的长度D、数组acX的长度小于数组acY的长度11、有下面一段代码：Char szMsisdn[MAX_LEN_MSISDN-1];szMsisdn[sizeof(szMsidn)]=’\0’;则对执行以上代码后，正确的叙述为：程序执行后有问题，内存被踩。
什么是死锁？死锁产生的原因？
什么是死锁？死锁产⽣的原因？什么是死锁？ 死锁是指两个或两个以上的进程在执⾏过程中，由于竞争资源或者由于彼此通信⽽造成的⼀种阻塞的现象，若⽆外⼒作⽤，它们都将⽆法推进下去。
集合中的每⼀个进程都在等待只能由本集合中的其他进程才能引发的事件，那么该组进程是死锁的。
举个例⼦来描述，如果此时有⼀个线程A，按照先锁a再获得锁b的的顺序获得锁，⽽在此同时⼜有另外⼀个线程B，按照先锁b再锁a的顺序获得锁。
如下图所⽰：产⽣死锁的原因？1.竞争资源 系统中的资源可以分为两类：⼀类是可剥夺资源，是指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和主存均属于可剥夺性资源；另⼀类资源是不可剥夺资源，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，如磁带机、打印机等。
产⽣死锁中的竞争资源之⼀指的是竞争不可剥夺资源（例如：系统中只有⼀台打印机，可供进程P1使⽤，假定P1已占⽤了打印机，若P2继续要求打印机打印将阻塞） 产⽣死锁中的竞争资源另外⼀种资源指的是竞争临时资源（临时资源包括硬件中断、信号、消息、缓冲区内的消息等），通常消息通信顺序进⾏不当，则会产⽣死锁2.进程间推进顺序⾮法 若P1保持了资源R1,P2保持了资源R2，系统处于不安全状态，因为这两个进程再向前推进，便可能发⽣死锁。
例如，当P1运⾏到P1：Request（R2）时，将因R2已被P2占⽤⽽阻塞；当P2运⾏到P2：Request（R1）时，也将因R1已被P1占⽤⽽阻塞，于是发⽣进程死锁产⽣死锁的四个必要条件：互斥条件：进程要求对所分配的资源进⾏排它性控制，即在⼀段时间内某资源仅为⼀进程所占⽤。
请求和保持条件：当进程因请求资源⽽阻塞时，对已获得的资源保持不放。
不剥夺条件：进程已获得的资源在未使⽤完之前，不能剥夺，只能在使⽤完时由⾃⼰释放。
环路等待条件：在发⽣死锁时，必然存在⼀个进程--资源的环形链。
如何预防死锁？资源⼀次性分配：⼀次性分配所有资源，这样就不会再有请求了：（破坏请求条件）只要有⼀个资源得不到分配，也不给这个进程分配其他的资源：（破坏请保持条件）可剥夺资源：即当某进程获得了部分资源，但得不到其它资源，则释放已占有的资源（破坏不可剥夺条件）资源有序分配法：系统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，释放则相反（破坏环路等待条件）死锁检测1.Jstack命令 jstack是java虚拟机⾃带的⼀种堆栈跟踪⼯具。
2.2.5 死锁
二
死 锁 预 防（续）
4．允许剥夺 允许剥夺是指如果进程请求的资源当前不可 使用，允许进程“收回”请求。 如果一个进程请求资源，系统会立即响应， 或者为进程分配资源，或者指明没有足够的资源 来满足进程请求。在进程不能得到请求的资源情 况下，或者进程继续请求，直到得到需要的资源； 或者进程放弃请求，去完成其他的事情。 因此，允许剥夺并不是指允许进程去剥夺其 他进程已经获得的资源，而是允许进程在不能得 到资源的情况下，放弃请求。在程序编码实现上， 要求每次资源申请时，都需要判别能否得到资源， 如果不能，则退回到请求资源前的情况。
但是，如果 P1：receive（S3），send（S1）； P2：receive（S1），send（S2）； P3：receive（S2），send（S3）； 则P1、P2、P3都需要先接收消息后才能发送消息。 显然，在这种情况下，它们永远都不能接收到所 需要的信息，不能向前推进，发生了死锁。
进程对资源的竞争和进程推进顺序不当可能会发 生死锁。
二
死 锁 预 防（续）
对于交互系统，可以用动态分配策略消除占有 并请求资源条件，预防死锁。 但是，每当进程在请求新的资源时，进程当前 所获得的所有资源都必须释放。 如果当前打开了一个文件，则需要关闭文件； 如果当前加载了一个设备，则需要卸载该设备。 将进程变回原来没有获得任何资源的状态。这样， 系统需要付出的开销很大，不现实。
图5.3 有死锁的资源分配图
图5.4 有死锁的资源分配图
二
死 锁 预 防
在进程并发时，只有死锁发生的四个必要条 件同时具备时才可能发生死锁。因此，死锁预防 策略是通过设计协同资源管理程序，在进程运行 期间，破坏死锁产生的四个条件之中的任何一个， 使之不成立。预防死锁是一种比较容易实现的方 法，故被广泛采用。
产生死锁的原因和必要条件
编辑课件
29
• 虽然并非所有不安全状态都是死锁状态， 但当系统进入不安全状态后，便有可能 进入死锁状态；反之只要系统处于安全 状态，系统便可避免进入死锁状态。因 此，避免死锁的实质是如何使系统不进 入不安全状态。
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30
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
• 当进程在申请资源未获准许的情况下, 如主动释放资源(一种剥夺式),然后才 去等待，以后再一起向系统提出申请, 也能防止死锁。
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死锁的防止
3.摒弃”环路等待”条件层次
– 资分源配被策分成略多（个破层坏次条件2和4）
– 当进程得到某一层的一个资源后，它 只能再申请较高层次的资源
– 当进程要释放某层的一个资源时，必 须先释放占有的较高层次的资源
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24
1:防止部分分配（摒弃请求和保持条件）
系统要求任一进程必须预先申请它所需的 全部资源，而且仅当该进程的全部资源要求能 得到满足时，系统才能给予一次性分配，然后 启动该进程运行，但是在分配时只要由一种资 源不满足，系统就不会给进程分配资源。进程 运行期间，不会再请求新的资源，所以，再分 配就不会发生（摒弃了部分分配）。
例４对临时性资源使用不加限制引起死锁
• 进程通信使用的信件是一种临时性资 源，如果对信件的发送和接收不加限 制，可能引起死锁。
• 进程P1等待进程P3的信件S3来到后再 向进程P2发送信件S1；P2又要等待P1 的信件S1来到后再向P3发送信件S2； 而P3也要等待P2的信件S2来到后才能 发出信件S3。这种情况下形成了循环 等待，产生死锁。
死锁
3.产生死锁的根本原因 竞争资源 进程间推进顺序非法
3.5 死锁的产生 产生死锁的必要条件： 互斥条件 请求和保持条件 不剥夺条件 环路等待条件
①互斥条件 资源独占 ②不剥夺条件 不能强行抢夺对方资源 ③请求和保持条件 资源分配并非一次到位 ④环路等待条件 构成环路
(4) 如果所有进程的Finish［i］=true 都满足， 则表示系统处于安全状态； 否则，系统处于不安全状态。
举例
T0时刻的资源分配情况
假定系统中有四个进程P1, P2, P3, P4和三类资源R1, R2, R3，各种资 源的数量分别为9、3、6
资源 情况 进程
Max R1 R2 R3 3 6 3 4 2 1 1 2 2 2 3 4
(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，才正式 将资源分配给进程Pi，完成本次分配；否则， 试探分配失败，让进程Pi阻塞等待。
3）安全性算法 （1）设置两个工作向量 ①设置一个数组Finish［n］。 当Finish［i］∶=true （0≤i≤n，n为系统中的进程数）时，表示进程 Pi可获得其所需的全部资源，而顺利执行完成。 ②设置一个临时向量Work，表示系统可提供给进程 继续运行的资源的集合。安全性算法刚开始执行 时 Work∶=Available
(3) 系统试探着把资源分配给进程Pi，并修改下 面数据结构中的数值：
Available［j］∶=Available［j］-Requesti［j］; Allocation［i,j］∶=Allocation［i,j］+Requesti［j］; Need［i,j］∶=Need［i,j］-Requesti［j］;
死锁的原因及解决方法
死锁的原因及解决方法死锁是指在多道程序设计中，两个或多个进程因竞争系统资源而造成的一种僵局，导致它们都无法继续执行的状态。
死锁是计算机系统中常见的问题，它会严重影响系统的性能和稳定性。
因此，了解死锁的原因及解决方法对于保障系统的正常运行至关重要。
死锁的原因主要包括资源竞争、进程推进顺序不当、资源分配不当等。
首先，资源竞争是死锁产生的主要原因之一。
当多个进程同时竞争有限的资源时，可能会出现互相等待对方释放资源的情况，从而导致死锁的发生。
其次，进程推进顺序不当也是死锁的原因之一。
如果多个进程之间的资源申请和释放顺序不当，就有可能出现死锁的情况。
此外，资源分配不当也会导致死锁的发生。
当系统对资源的分配不合理时，可能会造成资源的浪费和死锁的产生。
针对死锁问题，我们可以采取一些解决方法来有效地预防和解决死锁。
首先，可以采用资源分配图来分析系统中可能出现的死锁情况，从而及时发现潜在的死锁问题。
其次，可以采用银行家算法来避免死锁的发生。
银行家算法是一种动态资源分配算法，它可以根据系统的资源情况来判断是否能满足进程的资源请求，从而避免死锁的发生。
此外，还可以采用资源剥夺和回滚来解决死锁问题。
资源剥夺是指当系统检测到死锁发生时，可以暂时剥夺某些进程的资源，以解除死锁情况。
而回滚则是指将系统恢复到死锁发生之前的状态，从而避免死锁的发生。
总之，死锁是计算机系统中常见的问题，它会严重影响系统的性能和稳定性。
了解死锁的原因及解决方法对于保障系统的正常运行至关重要。
我们可以通过资源分配图、银行家算法、资源剥夺和回滚等方法来预防和解决死锁问题，从而确保系统的稳定和高效运行。
计算机操作系统 第5章 死 锁
5.2
死 锁 预 防(Deadlock Prevention) -2
所有进程对资源的请求必须严格按资源序号递增的次序提出。 这样在所形成的资源分配图中不可能再出现环路，因而摒弃 了“环路等待”条件，在采用这种策略时总有一个进程占据 了较高序号的资源，它继续请求的资源必然是空闲的，因而 进程可以一直向前推进。这种预防死锁的策略可以提高资源 利用率，但在进程使用各类资源的顺序与系统规定的顺序不 同时会造成资源浪费的情况。 • 资源按级分配法 该方法是把资源递增排序成若干等级（如L1、L2…….Lm）， 其中每级可包含几类资源，要求每个进程在获得了Lj级中资 源之后 ，它才能申请更高级的LK（LK＞Lj）级中的资源；如 果它还需申请比LK级低的LI级（LI<LK）资源，则必须先释放 所有大于LI级的资源。该方法是Haveder 1968年在设计IBM／ 360 OS时提出的，资源共分三级，第一级数据集或文件，第 二级主存，第三级I/O设备。
5.2
死 锁 预 防(Deadlock Prevention) -1
3。破坏请求和保持条件 破坏请求和保持条件 系统可采用资源静态予分配方式 资源静态予分配方式来破坏请求保持条件。系 资源静态予分配方式 统要求所有进程一次性地申请在整个运行过程中全部资源， 若系统有足够资源满足给进程，则在运行前，一次性将其所 需要的所有资源分配给该进程。这样该进程在整个运行期间， 便不再提出资源要求，从而摒弃了请求条件。这种预防死锁 的方法，优点是简单、易予实现且很安全，但其资源利用率 很低，进程也延迟运行。 4。破坏循环等待条件 破坏循环等待条件 • 有序资源使用法 该方法将所有的资源按类型进行线性排队，并赋予不同的 序号。例如令输入机的序号为1，打印机序号为2，磁盘机序 号为3等。
操作系统原理课件-第八讲死锁问题(DEADLOCK)
Finish[i] = false和Necdi≤Work，如找到则执行步骤C，如找不 到同时满足以上二条件的进程则执行步骤D。
C.当进程i获得资源后可顺利执行直到完成，并释放出分配给它的 资源，表示如下：
work = work+Allocationi ； Finish[i]=true ；转执行步骤B。 D.如果所有的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。
P4
743
431
002
P2
745
600
302
P0
10 4 7 7 4 3
010
532 743 745 10 4 7 10 5 7
True
True True T0时刻的另 True 一个安全序 True 列
2、 P1请求资源
P1发出请求向量Request(1,0,2),系统按银行家算法进行检查： （1）Request1(1,0,2)≤Need(1,2,2) （2）Request1(1,0,2) ≤Available(3,3,2) （3）系统假定可为P1分配资源，并修改Available,Allocation1和
Need向量。 （4）检查此时系统是否安全。
发现可以找到一个安全序列{P1，P3，P4，P0，P2}，因此系 统是安全的，可以立即将P1所申请的资源分配给它。
3、P4请求资源
P4发出请求向量Request4(3,3,0),系统按银行 家算法进行检查： （1）Request4(3,3,0)≤Need4(4,3,1) （2）Request4(3,3,0)≮Available(2,3,0),让 P4等待。
假设用Requesti[ j]=k表示并发执行时进程i提出请求j类资 源k个。系统按下述步骤进行检查：
计算机处理机调度与死锁思维导图
分派器
上下文切换
非抢占方式
进程调度方式
优先权原则
抢占方式
短进程优先原则
时间片原则
保存处理机的现场信息
进程调度的任务
按某种算法选取进程
把处理器分配给进程
低级调度（进程调度）
优先级调度算法
优先级调度算法的类型
非抢占式优先级调度算法
等当前进程执行完以后，再执行另一个优先权最 高的进程
这种调度算法主要用于批处理系统中；也可用于 某些对实时性要求不严的实时系统中。
批处理系统的目标
系统吞吐量高
处理机利用率高
分时系统的目标
响应时间快 均衡性
实时系统目标
截止时间的保证 可预测性
高级调度（作业调度）
分时系统无需作业调度，因为需要交互 批处理系统需要作业调度
中级调度（和挂起有关）
进程调度是最基本的调度，任何操作系统都有进 程调度。
处理机调度的层次
排队器
低级调度的三个基本机制
银行家算法中的数据结构
利用银行家算法避免死锁
处理死锁的方法
需求矩阵 N e [ , ]：它表示每个进程尚需的 各类资源数，N e [ , ]= 表示进程 还需要 类资源 个。N e [ , ]=M [ , ] -
A loca i [ , ]
银行家算法
安全性算法
银行家算法之例
矩阵 列表
解题
选择一个没有阻塞的进程
请求和保存条件
不可抢占条件
如果每个资源只有一个实例，则环路等待条件是 死锁存在的充分必要条件
循环等待条件
产生死锁的必要条件
静态方法，在进程执行前采取的措施，通过设置 某些限制条件，去破坏产生死锁的四个条件之 一，防止发生死锁。
死锁
死锁例子
进程P 进程 1 ： 申请打印机P 申请打印机 申请磁带机T 申请磁带机T … 释放磁带机T 释放磁带机 释放打印机 打印机P 释放打印机 … 进程P 进程 2 ： 申请磁带机T 申请磁带机 … 申请打印机 申请打印机P 打印机 … 释放打印机 打印机P 释放打印机 释放磁带机T 释放磁带机 …
安全性算法
从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程： (1) 从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程：
① (Finish［i］=false；② Need［i,j］≤Work［j］) ；如果 (Finish［ =false； Need［i,j］≤Work［ 找到， (2)，否则， (3)； 找到，转(2)，否则， 转(3)；
死锁
死锁的概念 + 死锁定义 + 死锁的原因 + 死锁的必要条件 解决死锁的方法 + 预防死锁 + 避免死锁 + 检测和恢复死锁 检测和恢复死锁
死锁的概念
定义：死锁是指多个并发进程彼此等待对方所拥 定义： 有的资源， 有的资源，且这些并发进程在得到对方的资源之 前不会释放自己所拥有的资源， 前不会释放自己所拥有的资源，从而使得各进程 不能继续向前推前。 不能继续向前推前。 原因： 原因： + 系统资源不足； 系统资源不足； + 进程推进顺序不合适； 进程推进顺序不合适；
（图 ） 1
银行家算法之例（ 银行家算法之例（二）
时刻的安全性： （1）T0时刻的安全性：
时刻存在一个安全序列{p ,因此系统是安全的 在T0时刻存在一个安全序列{p1,p3,p4,p2,p0} ,因此系统是安全的 。
银行家算法之例（ 银行家算法之例（三）
（2）P1请求资源：P1发出请求向量Request1(1，0，2)， P1请求资源：P1发出请求向量Request1(1， 请求资源 发出请求向量Request1(1 2)， 系统按银行家算法进行检查： 系统按银行家算法进行检查： 2) ① Request1(1, 0, 2)≤Need1(1, 2, 2) 2) ② Request1(1, 0, 2)≤Available1(3, 3, 2) 系统先假定可为P1分配资源， P1分配资源 ③ 系统先假定可为P1分配资源，并修改 Allocation1和Need1向量 向量， Available, Allocation1和Need1向量，由此形成的资源 中的圆括号所示。 变化情况如图 1中的圆括号所示。 再利用安全性算法检查此时系统是否安全。 ④ 再利用安全性算法检查此时系统是否安全。
百度百科死锁
死锁百科名片所谓死锁：是指两个或两个以上的进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。
此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。
由于资源占用是互斥的，当某个进程提出申请资源后，使得有关进程在无外力协助下，永远分配不到必需的资源而无法继续运行，这就产生了一种特殊现象死锁。
deadlocks（死锁）死锁的规范定义：集合中的每一个进程都在等待只能由本集合中的其他进程才能引发的事件，那么该组进程是死锁的。
一种情形，此时执行程序中两个或多个线程发生永久堵塞（等待），每个线程都在等待被其他线程占用并堵塞了的资源。
例如，如果线程A锁住了记录1并等待记录2，而线程B锁住了记录2并等待记录1，这样两个线程就发生了死锁现象。
计算机系统中，如果系统的资源分配策略不当，更常见的可能是程序员写的程序有错误等，则会导致进程因竞争资源不当而产生死锁的现象。
在两个或多个任务中，如果每个任务锁定了其他任务试图锁定的资源，此时会造成这些任务永久阻塞，从而出现死锁。
例如：事务A 获取了行 1 的共享锁。
事务 B 获取了行 2 的共享锁。
现在，事务 A 请求行 2 的排他锁，但在事务 B 完成并释放其对行 2 持有的共享锁之前被阻塞。
现在，事务 B 请求行 1 的排他锁，但在事务 A 完成并释放其对行 1 持有的共享锁之前被阻塞。
事务 B 完成之后事务 A 才能完成，但是事务 B 由事务 A 阻塞。
该条件也称为循环依赖关系：事务 A 依赖于事务B，事务 B 通过对事务 A 的依赖关系关闭循环。
除非某个外部进程断开死锁，否则死锁中的两个事务都将无限期等待下去。
Microsoft SQL Server 数据库引擎死锁监视器定期检查陷入死锁的任务。
如果监视器检测到循环依赖关系，将选择其中一个任务作为牺牲品，然后终止其事务并提示错误。
这样，其他任务就可以完成其事务。
操作系统死锁
图 3-15 T0时刻的资源分配表
29
处理机的死锁
4.
(1)
银行家算法之例(续1)
系统当前可提供的各类资源数目 T0时刻的安全性：
图 3-16 T0时刻的安全序列
30
处理机的死锁
通过以上分析，在T0时刻存在着一个安全 序列（P1，P3，P4，P2，P0）故是安全 的.
31
处理机的死锁
4.
银行家算法之例(续1)
将因R1已被P1占用而阻塞，于是发生了进程死锁。
10
处理机的死锁
1.2 产生死锁的必要条件
虽然进程在运行中可能发生死锁，但死锁的发生也必须有 一定的条件，死锁的发生必须具备下列几个必要条件：
(1) 互斥条件 进程所分配的资源需要进行排它性使用，如果正在使用 的资源被其他进程请求，那其他进程只能等待，直到该使用 该资源的进程用毕释放（资源本身性质决定） (2) 请求和保持条件
若并发进程 P1 和 P2 按曲线④所示的顺序推进，它们将 进入不安全区D内。此时P1保持了资源R1, P2保持了资源R2, 系统处于不安全状态。因为，这时两进程再向前推进，便
可能发生死锁。例如，当P1运行到P1:Request(R2)时，将因
R2 已被 P2 占用而阻塞；当 P2 运行到 P2: Request(R1) 时，也
Finish［i］∶=
go to step 2;
true;
(4) 如果所有进程的Finish［i］=true都满足， 则表示系统
处于安全状态；否则，系统处于不安全状态。
28
处理机的死锁
4.
银行家算法之例
• 假定系统中有五个进程｛P0, P1, P2, P3, P4｝和三类资源 ｛A, B, C｝，各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 3-15 所示。 现在可利用资源数
[整理]死锁的四个必要条件以及处理策略
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[整理]死锁的四个必要条件以及处理策略⽬录⼀、什么是死锁多线程以及多进程改善了系统资源的利⽤率并提⾼了系统的处理能⼒。
然⽽，并发执⾏也带来了新的问题：死锁。
死锁是指两个或两个以上的进程（线程）在运⾏过程中因争夺资源⽽造成的⼀种僵局（Deadly-Embrace [ɪm'breɪs]拥抱) ，若⽆外⼒作⽤，这些进程（线程）都将⽆法向前推进。
下⾯我们通过⼀些实例来说明死锁现象。
先看⽣活中的⼀个实例:2个⼈⼀起吃饭但是只有⼀双筷⼦，2⼈轮流吃（同时拥有2只筷⼦才能吃）。
某⼀个时候，⼀个拿了左筷⼦，⼀⼈拿了右筷⼦，2个⼈都同时占⽤⼀个资源，等待另⼀个资源，这个时候甲在等待⼄吃完并释放它占有的筷⼦，同理，⼄也在等待甲吃完并释放它占有的筷⼦，这样就陷⼊了⼀个死循环，谁也⽆法继续吃饭。
在计算机系统中也存在类似的情况。
例如，某计算机系统中只有⼀台打印机和⼀台输⼊设备，进程P1正占⽤输⼊设备，同时⼜提出使⽤打印机的请求，但此时打印机正被进程P2 所占⽤，⽽P2在未释放打印机之前，⼜提出请求使⽤正被P1占⽤着的输⼊设备。
这样两个进程相互⽆休⽌地等待下去，均⽆法继续执⾏，此时两个进程陷⼊死锁状态。
关于死锁的⼀些结论：参与死锁的进程数⾄少为两个参与死锁的所有进程均等待资源参与死锁的进程⾄少有两个已经占有资源死锁进程是系统中当前进程集合的⼀个⼦集死锁会浪费⼤量系统资源，甚⾄导致系统崩溃。
⼆、死锁、饥饿、活锁饥饿（Starvation[stɑr'veɪʃn]）指某⼀线程或多个线程在某种情况下⽆法获取所需要的资源，导致程序⽆法执⾏。
⽐如，当某个线程的优先级太低的时候，那么⾼优先级的线程会始终霸占着资源，⽽低优先级的线程由于⽆法得到相应的资源⽽⽆法⼯作。
活锁（Livelock）指的是线程不断重复执⾏相同的操作，但每次操作的结果都是失败的。
尽管这个问题不会阻塞线程，但是程序也⽆法继续执⾏。
活锁通常发⽣在处理事务消息的应⽤程序中，如果不能成功处理这个事务那么事务将回滚整个操作。
银行家算法
个进程都可顺序完成。若系统不存在这
样一个序列，则称系统处于不安全状态。 如果存在，则称序列<P1 ，…，Pn>为安 全序列。
说 明
• 并非所有的不安全状态都必然会转为 死锁状态，但当系统进入不安全状态 后，便有可能进入死锁。
• 安全状态一定是没有死锁发生的。
• 避免死锁的实质：系统进行资源分配 时，如何使系统不进入不安全状态。
请Байду номын сангаас后，系统按下述步骤进行检查：
(1) 如果Requesti［j］≤Need［i,j］，便转向步骤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［j］≤Available［j］，便转向步骤 (3)；否则， 表示尚无足够资源，Pi须等待。
(3) 系统试探着把资源分配给进程Pi，并修改下面数据
问：T0时刻是否安全？
3) 由安全状态向不安全状态的转换
如果不按照安全序列分配资源，则系统可能会 由安全状态进入不安全状态。 例如，在T0 时刻以后，P3 又请求1台磁带机， 若此时系统把剩余3台中的1台分配给P3，则系统便 进入不安全状态。 因为，此时也无法再找到一个 安全序列， 例如，把其余的2台分配给P2，这样， 在P2完成后只能释放出4台，既不能满足P1尚需5台 的要求，也不能满足P3 尚需6台的要求，致使它们 都无法推进到完成，彼此都在等待对方释放资源， 即陷入僵局，结果导致死锁。 P3的请求应拒绝。
2) 安全状态之例
假定系统中有三个进程P1 、 P2 和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9台。假 设在T0 时刻，进程P1 、P2 和P3 已分别获得5台、2台和2台磁 带机，尚有3台空闲未分配，如下表所示： 进程 P1 P2 P3 最大需求 10 4 9 已分配 5 2 2 可用 3
08-死锁
23
2、资源分配图化简法检测死锁： 系统发生死锁，当且仅当该状态的资源分配图 是不可完全简化的。 完全简化：逐个找出既不阻塞又非独立的进程结 点，消去其请求边和分配边，直至所有进程结点 都孤立。 P1
4
P、V操作使用不当时引起死锁：
生产者: P(mutex) P(empty) …… 消费者: P(mutex) P(full) ……
竞争临时性资源可能引起死锁： 进程间要产生一个消息同时要接收一个消息时：
P1接收S3
P1
P1产生S1
S3
P3产生S3
S1
P2接收S1
P3
P3接收S2
P2 S2
P2产生S2
破坏循环等待条件： 资源有序分配法：系统内每个资源一个编号，各 进程对资源的申请必须严格按编号递增的顺序进行。 释放资源时按编号递减的顺序进行。
磁带机=2
P1
打印机=4
P2
存在一个让每个 人都满意的编号 次序吗？
9
§8.3 死锁的避免 死锁避免算法动态检查资源分配状态，确保循环 等待条件不成立。 分配资源前先计算是否会导致系统处于不安全状 态，若安全则分配资源，否则不分配。 一、系统的安全状态： 安全状态：存在一个由所有进程构成的安全序列 （<P1，P2，…，Pn>）。如果系统按照这个顺序 为每个进程分配所需资源，直至最大需求，可以使 每个进程都运行完。 不安全状态：系统中不存在任何一个安全序列。 不安全状态≠死锁状态
4> 再进行安全性检查，Available(2，1，0)不能满足任何 进程，进入不安全状态，恢复旧数据结构， P1等待。
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§8.4 死锁的检测与解除 一、死锁的检测：一种检测算法
资源分配表 资源号 进程号 R1 P1 R2 P2 R3 P3 进程等待表 进程号 资源号 P1 R2 P2 R3 P3 R1
死锁的原因及解决方法
死锁的原因及解决方法死锁是指在并发程序中，两个或多个进程无限期地等待对方持有的资源，从而导致程序无法继续执行的一种情况。
死锁产生的原因：1. 竞争资源：多个进程同时竞争有限的资源。
当每个进程在等待某个资源时，这个资源正好被其他进程占用，就可能导致死锁。
2. 资源的互斥使用：资源一次只允许一个进程使用，如果多个进程同时需要多个互斥资源，且彼此无法让出正在使用的资源，就可能导致死锁。
3. 进程推进顺序不当：进程按照一定的顺序获得和释放资源，如果进程之间的资源申请和释放过程无序，就可能导致死锁。
4. 系统资源不足：系统中可用的资源数量不足以满足各个进程的需求，进而导致死锁。
解决死锁的方法：1. 预防死锁：在程序设计的阶段，通过合理的资源分配策略来避免死锁的发生。
a. 资源一次性分配：进程在开始运行之前，一次性请求所有需要的资源，保证所有资源都能得到满足，避免死锁的发生。
但这种方式会导致资源的浪费。
b. 可剥夺资源：操作系统可以剥夺进程目前占有的资源来满足其他进程的需要，直到剥夺的进程被满足为止。
这种方式较为复杂，需要合理的资源申请策略。
c. 有序资源分配：系统给进程分配资源时，按照特定的顺序进行分配，从而避免进程之间因资源竞争而造成死锁。
d. 资源的动态分配与回收：允许进程在运行时申请资源，使用后释放资源。
系统会根据当前的资源分配情况，来判断是否满足进程的资源需求，以避免死锁。
2. 避免死锁：在程序运行时，通过系统资源的动态分配和回收来避免进程死锁。
a. 银行家算法：系统通过银行家算法来判断进程在请求资源时是否会导致死锁，只有在安全状态下才会分配资源给进程。
b. 死锁检测：系统周期性地检测系统资源及进程资源的占用情况，通过资源分配图或者资源申请图等方式，检测是否存在死锁。
如果检测到死锁，则采取相应措施解除死锁。
3. 解除死锁：一旦检测到死锁的存在，系统必须采取措施解除死锁。
a. 资源抢占：系统可以从已经占有资源的进程中剥夺一些资源，给其他进程使用，以解除死锁。
死锁产生的原因和必要条件
死锁产生的原因和必要条件
一、产生死锁的原因
产生死锁的原因可归结为如下两点：
1.竞争资源。
当系统中供多个进程共享的资源如打印机、公用队列等，其数目不足以满足诸
进程的需要时，会引起诸进程对资源的竞争而产生死锁。
2.进程间推进顺序非法。
进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，也同样会导致产
生进程死锁。
二、产生死锁的必要条件
虽然进程在运行过程中可能发生死锁，但死锁的发生也必须具备一定的条件。
综上所述不难
看出，死锁的发生必须具备下列四个必要条件。
1. 互斥条件：指进程对所分配到的资源进行排它性使用，即在一段时间内某资源只由一个
进程占用。
如果此时还有其它进程请求该资源，则请求者只能等待，直至占有该资源的进程
用毕释放。
2. 请求和保持条件：指进程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源
又已被其它进程占有，此时请求进程阻塞，但又对自己已获得的其它资源保持不放。
3. 不剥夺条件：指进程已获得的资源，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. 环路等待条件：指在发生死锁时，必然存在一个进程——资源的环形链，即进程集合{P0，
P1，P2，…，Pn}中的P0正在等待一个P1占用的资源；P1正在等待P2占用的资源，……，
Pn正在等待已被P0占用的资源。
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go to step 2;
(4) 如果所有进程的Finish［i］=true都满足， 则表示系
统处于安全状态；否则，系统处于不安全状态。
处理机死锁
4. 银行家算法之例 假定系统中有五个进程｛P0, P1, P2, P3, P4｝和三类资源｛A,
B, C｝，各种资源的数量分别为10、5、7，在T0时刻的资源分
资源rj， 它表示进程pi请求一个单位的rj资源。e={rj, pi}是
资源分配边，由资源 rj 指向进程pi, 它表示把一个单位的资
源rj分配给进程pi。
处理机死锁
2. 死锁定理
P1
P1
P1
P2 (a )
P2 (b )
P2 (c)
图 3-20 资源分配图的简化
处理机死锁
3. 死锁检测中的数据结构
再令Finish［i］∶=true。
处理机死锁
(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; ② Need［i,j］≤Work［j］； 若找 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， Work［j］∶= Finish［i］∶= Work［j］+Allocation［i,j］; true;
处理机死锁
(4) 若不能把所有进程都记入L表中， 便表明系统状态S 的资源分配图是不可完全简化的。 因此，该系统状态将发生 死锁。Work ∶=Available;
L ∶= {Li|Allocationi=0∩Requesti=0} for all Li begin for all Requesti≤Work do begin Work Li∪L; end end deadlock∶ = (L={p1, p2, …, pn}); ∶=Work+Allocationi;
Need［i,j］∶=Need［i,j］-Requesti［j］;
(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，才正式将资源分配给进程 Pi ，以
完成本次分配；否则， 将本次的试探分配作废，恢复原来的 资源分配状态，让进程Pi等待。
处理机死锁
3. 安全性算法 (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的各类资源数目，它含有m个元素， 在执行安全算法开始时，Work∶=Available; ② Finish: 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; 当有足够资源分配给进程时，
(1) 可利用资源向量 Available ，它表示了 m 类资源中每一
类资源的可用数目。 (2) 把不占用资源的进程 (向量Allocation∶=0)记入L表中， 即Li∪L。 (3) 从进程集合中找到一个Requesti≤Work的进程，做如下 处理：① 将其资源分配图简化，释放出资源，增加工作向量 Work∶=Work+Allocationi。 ② 将它记入L表中。
L do
处理机死锁
3.7.2 死锁的解除
(1) 剥夺资源。 (2) 撤消进程。 为把系统从死锁状态中解脱出来，所花费的代价可 表示为： R(S)min=min{Cui}+min{Cuj}+min{Cuk}+…
处理机死锁
S P1(cu1) U1 P2 P3 P1(cud) U2 P1(cuk)
(2) 如果Requesti［j］≤Available［j］，便转向步骤(3)；否
则， 表示尚无足够资源，Pi须等待。
处理机死锁
(3) 系统试探着把资源分配给进程 Pi，并修改下面数据结
Available［j］∶=Available［j］-Requesti［j］;
Allocation［i,j］∶=Allocation［i,j］+Requesti［j］;
配情况如图 3-15 所示。
图 3-15 T0时刻的资源分配表
处理机死锁
(1)
T0时刻的安全性：
图 3-16 T0时刻的安全序列
处理机死锁
(2) P1请求资源：P1发出请求向量Request1(1，0，2)， 系统按银行家算法进行检查：
① Request1(1, 0, 2)≤Need1(1, 2, 2)
Allocation ［ i,j ］=K ，则表示进程 i 当前已分得 Rj 类资源的数目
为K。 (4) 需求矩阵Need。这也是一个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，则表示进程 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］
处理机死锁
2. 银行家算法 设 Requesti 是进程 Pi 的请求向量，如果 Requesti ［ j ］ =K ， 表示进程Pi 需要K个Rj 类型的资源。当Pi发出资源请求后，系
(1) 如果Requesti［j ］≤ Need［i,j］，便转向步骤 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。
处理机死锁
第三章 处理机调度与死锁
3.1 处理机调度的基本概念 3.2 调度算法
3.3 实时调度
3.4 多处理机系统中的调度
3.5 产生死锁的原因和必要条件 3.6 预防死锁的方法 3.7 死锁的检测与解除
上节回顾
1. 多级反馈队列算法：P80 2. 实时调度的基本条件： 3. 实时调度算法分类：非抢占式和抢占式 四种实时调度模型 4. 最早截止时间优先算法 5. 最低松弛度优先：P84 松弛度=完成截止时间-需要运行时间-当前时间 松弛度为0发生抢占
(4) P0请求资源：P0发出请求向量Requst0(0，2，0)，系
① Request0(0, 2, 0)≤Need0(7, 4, 3); ② Request0(0, 2, 0)≤Available(2, 3, 0); ③ 系统暂时先假定可为P0分配资源，并修改有关数据，
如图 3-18 所示。
处理机死锁
处理机死锁
(2) 最大需求矩阵 Max。这是一个 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，则表示进程i需要Rj类资源的最大数目为K 。 (3) 分配矩阵Allocation。这也是一个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
处理机死锁
2. 我们通过一个例子来说明安全性。假定系统中有三个 进程P1、 P2和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9台。假设在T0时刻，进程P1、
P2和P3已分别获得5台、2台和2台磁带机，尚有3台空闲未分
配，如下表所示：
进程
P1 P2 P3
最大需求
处理机死锁
P1 S3 S1
P3 S2
P2
图 3-13 进程之间通信时的死锁
处理机死锁
2. 进程推进顺序不当引起死锁 1) 进程推进顺序合法
P2 Rel(R ) 1 P2 Rel(R ) 2 P2 Req (R1 ) P2 Req (R2 ) ④ D ③ ① ②
P1 Req (R1 )
P1 Req (R2 )
… …
Pk
…
Uk Pk
V12 P2 W132 P4
V13
… …
Pk
V1k
V21 P1 W231 P4
V22
… V2k …
Pk
Vk1
Vk2
… Vkk
W134 … W13k
W234 … W23k
Wk21
Wk22 … Wk2k
图 3-21 付出代价最小的死锁解除方法
处理机死锁
处理机死锁
处理机死锁
3.7 死锁的检测与解除
3.7.1 死锁的检测
1. 资源分配图(Resource Allocation Graph)
P1
r1
r2
P2
图 3-19 每类资源有多个时的情况
处理机死锁
(2) 凡属于E中的一个边e∈E，都连接着P中的一个结点
和R中的一个结点，e={pi, rj}是资源请求边，由进程pi指向
10 4 9
已分配
5 2 2
可用
3
处理机死锁
3. 由安全状态向不安全状态的转换
T0时刻以后
例如P3请求1台磁带机，若分配，系统进入不安全状态。 因为
无法再找到一个安全序列。
因为其余2台分配给P2，P2完成后只能释放出4台，既不能满足
P1，也不能满足P3，致使它们都无法推进到完成，彼此都在等
待对方释放资源，即陷入僵局，结果导致死锁。
处理机死锁
图 3-17 P1申请资源时的安全性检查
处理机死锁
(3) P4请求资源：P4发出请求向量Request4(3，3，0)，系
① Request4(3, 3, 0)≤Need4(4, 3, 1);
② Request4(3, 3, 0) >= Available(2, 3, 0)，让P4等待。
② Request1(1, 0, 2)≤Available1(3, 3, 2)
③ 系 统 先 假 定 可 为 P1 分 配 资 源 ， 并 修 改 Available,
Allocation1和Need1向量，由此形成的资源变化情况如图 3-
15 中的圆括号所示。
④ 再利用安全性算法检查此时系统是否安全。
处理机死锁
3.6.3 利用银行家算法避免死锁
1. 银行家算法中的数据结构
(1) 可利用资源向量Available。这是一个含有m个元素