操作系统——随堂作业5——死锁
操作系统死锁
操作系统死锁操作系统中死锁是必考的一个题目。
下面由店铺为大家整理了操作系统的死锁的相关知识，希望对大家有帮助!一、操作系统死锁的概念所谓死锁<DeadLock>: 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,这些永远在互相等竺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。
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。
二、产生死锁的原因(1) 因为系统资源不足。
(2) 进程运行推进的顺序不合适。
(3) 资源分配不当等。
如果系统资源充足，进程的资源请求都能够得到满足，死锁出现的可能性就很低，否则就会因争夺有限的资源而陷入死锁。
其次，进程运行推进顺序与速度不同，也可能产生死锁。
三、产生死锁的四个必要条件(1) 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。
(2) 请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
(3) 不剥夺条件:进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。
(4) 循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
这四个条件是死锁的必要条件，只要系统发生死锁，这些条件必然成立，而只要上述条件之一不满足，就不会发生死锁。
四、死锁的解除与预防理解了死锁的原因，尤其是产生死锁的四个必要条件，就可以最大可能地避免、预防和解除死锁。
所以，在系统设计、进程调度等方面注意如何不让这四个必要条件成立，如何确定资源的合理分配算法，避免进程永久占据系统资源。
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。
操作系统---第五+章--死锁问题
1. 把资源划分为不同的等级
为预防由于循环等待产生死锁，可使用前 面定义的线性排序策略。 2. 对每一类使用适当的技术来处理死锁。
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考虑下列资源类
可交换空间：在进程交换中所使用的辅 存中的存储块 进程资源：可分配的设备，如输入输出 设备、文件等 主存
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在每一类资源中，可分别采用策略：
可交换空间：通过要求一次性分配所有请 求的资源来预防死锁。因为通常情况下， 都知道最大存储需求。
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3.分配矩阵Allocation[n][m]
定义了系统中每一类资源当前已分配给每个 进程的资源数。Allocation[i][j]=k,表 明。。。
4.需求矩阵Need[n][m].
用以表示每一进程还需要的各类资源数。如 果Need[i][j]=k，表明。。。。。 Need[i][j]=Max[i][j]-Allocation[i][j].
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银行家算法
简记符号： Available Max[i] Allocation[i] Need[i] Request[i]:该向量为进程Pi的请求向 量。 Request[i]=K表示进程Pi请求 分配Rj类资源K个。
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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
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5.2.2 死锁避免
2.避免分配资源 避免分配资源也称作Banker(银行家)算法。 Banker算法的主要思想： 1. 若进程Pi 的申请超过了其申报的最大需求数，则 报错； 2. 若进程Pi 的申请超过了可用资源数，则Pi 必须等 待； 3. 系统暂时为进程Pi 分配其所需要的资源，修改资 源分配状态； 4. 调用安全算法检查系统当前状态，若导致不安全 状态，则推迟这种分配。
操作系统中的死锁问题与解决方法
操作系统中的死锁问题与解决方法在计算机科学中，操作系统是计算机硬件与应用软件之间的关键层。
然而，操作系统的设计与实现中存在着一些挑战，其中之一就是死锁问题。
死锁是指两个或多个进程因争夺系统资源而被无限期地阻塞的状态。
本文将探讨操作系统中的死锁问题以及解决方法。
一、死锁问题的原因死锁问题通常发生在多任务环境中，其中任务之间相互竞争有限的系统资源，如内存、打印机或磁盘驱动器等。
它们之间的竞争可能导致以下四个必要条件的出现：1. 互斥条件：某个资源一次只能被一个进程占用。
2. 占有并等待条件：一个进程占有资源并请求其他进程占有的资源。
3. 不可抢占条件：一个资源不能被强制性地从一个进程中移除，只能由占有它的进程显示地释放。
4. 循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相连的循环等待资源的关系。
当这四个条件同时满足时，就会发生死锁。
解决死锁问题的关键在于破坏其中一个或多个条件。
二、死锁的解决方法1. 预防死锁预防死锁的方法是在进程运行之前采取预防措施。
常用的预防死锁策略有以下几种：（1）破坏互斥条件：允许多个进程同时访问资源，例如，将独占资源改为共享资源。
（2）破坏占有并等待条件：要求进程获取所有所需资源后才能开始执行，避免在运行过程中请求其他资源。
（3）破坏不可抢占条件：强制性地从进程中移除资源，以满足其他进程的请求。
（4）破坏循环等待条件：通过对系统资源进行编号，规定进程只能按照编号递增的顺序请求资源。
2. 避免死锁避免死锁是在进程运行过程中采取的策略，它通过系统的资源分配算法来避免产生死锁。
避免死锁的方法包括：（1）安全状态检测：在系统运行过程中，实时检测系统资源的分配情况，预测将来是否会引发死锁，并采取相应措施。
（2）资源动态分配策略：根据系统资源的状态和进程的资源请求情况，动态分配资源，避免形成死锁。
3. 检测与恢复死锁检测与恢复死锁是在死锁已经发生的情况下进行的，具体方法如下：（1）死锁检测：使用图论等方法，建立资源分配图，检测是否存在环路以判断是否发生死锁。
操作系统第五章 死锁
①试探分配 ②安全性检查，可以找到安全序列{P1，P3，P4，P0，P2}，故系统是安 全的。
Hale Waihona Puke ⑶P4请求资源Request4(3,3,0); 资源 进程 P0 P1 P2 P3 P4 Max A B C 7 5 3 3 2 2 9 0 2 2 2 2 4 3 3 Allocation A B C 0 2 (3 3 2 0 1 0 0 0 0 2) 0 2 1 1 0 2 Need A B C 7 4 3 1 2 2 (0 2 0) 6 0 0 0 1 1 4 3 1 Available A B C 3 (2 3 2 3 0)
第五章 死锁
5.4.1死锁的概念
例：P1，P2的执行次序如下，分析P1，P2能否正常的执行？
semaphore x=1; Y=1; P1() {①p(x); …… ②P(y); ③V(x); ④V(y); }
P2() {⑤p(y); …… ⑥P(x); V(x); V(y); }
第五章 死锁
5.4.1死锁的概念
(3)Request4(3,3,0) ＞Available(2,3,0)，∴P4等待。
⑷P0请求资源Request0(0,2,0); 资源 进程 P0 Max A B C 7 5 3 Allocation A B C 0 (0 2 (3 3 2 0 1 0 3 0) 0 0 0 2) 0 2 1 1 0 2 Need A B C 7 4 3 (7 1 3) 1 2 2 (0 2 0) 6 0 0 0 1 1 4 3 1 Available A B C 3 (2 (2 3 2 3 0) 1 0)
⑴T0时刻的安全性 ⑵P1请求资源Request1(1,0,2); ⑶P4请求资源Request4(3,3,0); ⑷P0请求资源Request0(0,2,0);
操作系统——死锁的概念以及死锁处理策略
操作系统——死锁的概念以及死锁处理策略⼀、什么是死锁死锁（Deadlock）：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。
称此时系统处于死锁状态或系统产⽣了死锁。
称这些永远在互相等待的进程为死锁进程。
所占⽤的资源或者需要它们进⾏某种合作的其它进程就会相继陷⼊死锁，最终可能导致整个系统处于瘫痪状态。
学到这⾥，我们可能会对前⾯提到的⼏个名词感到困惑，死锁，饥饿，死循环⼀样吗？都代表什么意思呢？死锁和饥饿是操作系统导致的问题，⽽死循环则是被管理者的问题，也就是程序员的问题。
针对上⾯银⾏家算法，防⽌死锁发⽣可采取的措施：（1）最多允许4个哲学家同时坐在桌⼦周围。
（2）仅当⼀个哲学家左右两边的筷⼦都可⽤时，才允许他拿筷⼦。
（3）给所有哲学家编号，奇数号的哲学家必须⾸先拿左边的筷⼦，偶数号的哲学家则反之。
这⾥给出⼀个不会发⽣死锁的哲学家进餐过程的算法描述。
semaphore S[5] = {1,1,1,1,1};//5双筷⼦semaphore mutex = 4;//最多允许4个哲学家Pi(){while(1){P(mutex);P(S[i]);拿起左边的叉⼦;P(S[i＋1]mod5);拿起右边的叉⼦;吃通⼼粉;放下左边的叉⼦;V(S[i]);放下右边的叉⼦;V(S[i＋1]mod5);V(mutex);}}⼆、产⽣死锁的必要条件互斥条件不可剥夺条件占有并请求条件循环等待条件三、产⽣死锁的原因主要原因有两个：竞争临界资源和进程推进顺序不当。
总之就是对不可剥夺资源的不合理分配，可能导致死锁。
⼀个⼩问题：⼀个OS有20个进程，竞争使⽤65个同类资源，申请⽅式是逐个进⾏的，⼀旦某个进程获得它所需要的全部资源，则⽴即归还所有资源。
每个进程最多使⽤三个资源。
若仅考虑这类资源，该系统有⽆可能产⽣死锁，为什么？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。
《操作系统原理》5资源管理（死锁）习题
《操作系统原理》5资源管理（死锁）习题第五章死锁练习题(⼀)单项选择题1．系统出现死锁的根本原因是( )。
A．作业调度不当B．系统中进程太多C．资源的独占性D．资源管理和进程推进顺序都不得当2．死锁的防⽌是根据( )采取措施实现的。
A．配置⾜够的系统资源B．使进程的推进顺序合理C．破坏产⽣死锁的四个必要条件之⼀D．防⽌系统进⼊不安全状态3．采⽤按序分配资源的策略可以防⽌死锁．这是利⽤了使( )条件不成⽴。
A．互斥使⽤资源B循环等待资源C．不可抢夺资源D．占有并等待资源4．可抢夺的资源分配策略可预防死锁，但它只适⽤于( )。
A．打印机B．磁带机C．绘图仪D．主存空间和处理器5．进程调度算法中的( )属于抢夺式的分配处理器的策略。
A．时间⽚轮转算法B．⾮抢占式优先数算法C．先来先服务算法D．分级调度算法6．⽤银⾏家算法避免死锁时，检测到( )时才分配资源。
A．进程⾸次申请资源时对资源的最⼤需求量超过系统现存的资源量B．进程⼰占⽤的资源数与本次申请资源数之和超过对资源的最⼤需求量C．进程已占⽤的资源数与本次申请的资源数之和不超过对资源的最⼤需求量，且现存资源能满⾜尚需的最⼤资源量D进程已占⽤的资源数与本次申请的资源数之和不超过对资源的最⼤需求量，且现存资源能满⾜本次申请量，但不能满⾜尚需的最⼤资源量7．实际的操作系统要兼顾资源的使⽤效率和安全可靠，对资源的分配策略，往往采⽤( )策略。
A死锁的防⽌B．死锁的避免C．死锁的检测D．死锁的防⽌、避免和检测的混合(⼆)填空题1．若系统中存在⼀种进程，它们中的每⼀个进程都占有了某种资源⽽⼜都在等待其中另⼀个进程所占⽤的资源。
这种等待永远不能结束,则说明出现了______。
2．如果操作系统对______或没有顾及进程______可能出现的情况，则就可能形成死锁。
3．系统出现死锁的四个必要条件是：互斥使⽤资源，______，不可抢夺资源和______。
4．如果进程申请⼀个某类资源时，可以把该类资源中的任意⼀个空闲资源分配给进程，则说该类资源中的所有资源是______。
操作系统---死锁
操作系统---死锁操作系统死锁在计算机操作系统的世界里，有一个颇为棘手的问题，那就是死锁。
死锁就像是交通堵塞中的死结，一旦形成，整个系统的运行就会陷入僵局，无法正常推进任务。
那到底什么是死锁呢？简单来说，死锁是指多个进程或线程在执行过程中，因为争夺资源而造成的一种互相等待的僵持局面。
想象一下，有两个小朋友，小明和小红，他们都在玩积木。
小明手里拿着红色的积木，想要蓝色的积木，而蓝色的积木在小红手里。
小红呢，拿着蓝色的积木，想要红色的积木，他们谁也不愿意先把自己手里的积木给对方，于是就僵持在那里，这就是一个简单的死锁例子。
在操作系统中，资源可以分为两类，一类是可剥夺资源，比如 CPU 资源，系统可以强行剥夺正在使用 CPU 的进程，将其分配给其他更紧急的进程；另一类是不可剥夺资源，像打印机、磁带机等，一旦进程获得了这类资源，就只能由该进程主动释放。
死锁通常就发生在多个进程对不可剥夺资源的竞争中。
死锁的发生需要满足四个必要条件。
第一个条件是互斥使用，也就是说资源在同一时刻只能被一个进程或线程使用。
比如前面提到的打印机，如果两个进程能同时使用同一台打印机打印，那就乱套了，所以打印机这种资源必须是互斥使用的。
第二个条件是请求和保持，进程在持有部分资源的同时，还请求获取其他被占用的资源。
还是拿小明和小红举例，小明拿着红色积木还想要蓝色积木，小红拿着蓝色积木还想要红色积木，这就是请求和保持。
第三个条件是不可剥夺，进程已经获得的资源在未使用完之前不能被剥夺，这是导致死锁的关键因素之一。
最后一个条件是循环等待，存在一组进程，每个进程都在等待下一个进程所持有的资源，形成一个环形的等待链。
那么，死锁会给操作系统带来什么样的危害呢？首先，死锁会导致系统的资源利用率大幅降低。
因为陷入死锁的进程占用着资源却不进行有效的工作，其他需要这些资源的进程无法获得资源，从而使得整个系统的工作效率低下。
其次，死锁会增加系统的开销。
为了检测和解除死锁，操作系统需要花费大量的时间和计算资源，这无疑增加了系统的负担。
计算机操作系统习题及答案(5)
第5章死锁1）选择题（1）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_C__ 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（2）采用资源剥夺法可以解除死锁，还可以采用_B___ 方法解除死锁。
A. 执行并行操作B. 撤消进程C. 拒绝分配新资源D. 修改信号量（3）发生死锁的必要条件有四个，要防止死锁的发生，可以通过破坏这四个必要条件之一来实现，但破坏_A__ 条件是不太实际的。
A. 互斥B. 不可抢占C. 部分分配D. 循环等待（4）为多道程序提供的资源分配不当时，可能会出现死锁。
除此之外，采用不适当的_ D _ 也可能产生死锁。
A. 进程调度算法B. 进程优先级C. 资源分配方法D. 进程推进次序（5）资源的有序分配策略可以破坏__D___ 条件。
A. 互斥使用资源B. 占有且等待资源C. 非抢夺资源D. 循环等待资源（6）在__C_ 的情况下，系统出现死锁。
A. 计算机系统发生了重大故障B. 有多个封锁的进程同时存在C. 若干进程因竞争资源而无休止地相互等待他方释放已占有的资源D. 资源数大大小于进程数或进程同时申请的资源数大大超过资源总数（7）银行家算法在解决死锁问题中是用于_B__ 的。
A. 预防死锁B. 避免死锁C. 检测死锁D. 解除死锁（8）某系统中有3个并发进程，都需要同类资源4个，试问该系统不会发生死锁的最少资源数是_C__ 。
A. 12B. 11C. 10D. 9（9）死锁与安全状态的关系是_A__ 。
A. 死锁状态一定是不安全状态B. 安全状态有可能成为死锁状态C. 不安全状态就是死锁状态D. 死锁状态有可能是安全状态（10）如果系统的资源有向图_ D __ ，则系统处于死锁状态。
A. 出现了环路B. 每个进程节点至少有一条请求边C. 没有环路D. 每种资源只有一个，并出现环路（11）两个进程争夺同一个资源，则这两个进程 B 。
操作系统中的死锁问题及解决方法
操作系统中的死锁问题及解决方法操作系统作为计算机系统的核心，负责管理和协调计算机硬件与软件资源的分配和调度。
然而，在多任务并发执行的环境中，死锁问题成为操作系统面临的重要挑战。
本文将讨论操作系统中的死锁问题，并介绍几种常见的解决方法。
一、死锁问题的定义和特征死锁是指在多个进程争夺资源时，彼此无法继续执行并永久等待的一种状态。
在死锁状态下，进程之间相互等待对方所占有的资源，造成资源无法释放，从而导致系统无法继续正常运行。
死锁的发生可以分为以下四个必要条件：1. 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程占用。
2. 请求和保持条件：一个进程在申请新的资源时，会保持原有的资源不释放。
3. 不可剥夺条件：进程已获得的资源，在未使用完之前不能被其他进程抢占。
4. 环路等待条件：存在一种进程资源的循环等待链。
二、死锁产生的原因和场景死锁问题通常发生在多进程共享有限资源的情况下。
常见的死锁场景包括：1. 进程资源竞争：多个进程同时请求同一资源，但由于互斥条件，只有一个进程能够占用资源，其他进程需要等待，可能导致死锁。
2. 进程推进顺序不当：如果进程在申请资源时的推进顺序不当，可能导致循环等待的条件出现，从而引发死锁。
3. 资源分配不当：资源分配策略不当，无法满足进程的资源请求，导致系统进入死锁状态。
三、死锁预防和避免策略为有效解决死锁问题，操作系统可以采取以下预防和避免策略：1. 死锁预防：采取措施避免四个必要条件中的任意一个条件满足，例如，破坏不可剥夺条件，即无法满足当前请求的资源可被剥夺，以确保系统能够正常运行。
2. 死锁避免：通过安全序列算法来避免系统进入死锁状态。
安全序列是指系统中所有进程按照特定顺序分配资源，能够避免死锁发生。
3. 死锁检测与恢复：在发生死锁时，系统能够检测到死锁的存在，并采取相应措施进行恢复。
例如，通过剥夺进程资源，重新分配给其他进程以解除死锁。
四、死锁解决方案除了上述的死锁预防和避免策略外，还有一些解决死锁问题的方法：1. 进程剥夺：当系统资源紧张，无法满足新进程的资源请求时，可以剥夺某些进程已获得的资源，并分配给需要的进程，以避免死锁的发生。
操作系统第五次作业死锁
操作系统第五次作业死锁1.什么是移臂调度？什么是旋转调度？移臂调度：在满足一个磁盘请求时，总是选取与当前移动臂前进方向上最近的那个请求，使移臂距离最短。
选装调度：在满足一个磁盘请求时，总是选取与当前读写头旋转方向上最近的那个请求，使旋转圈数最少。
各5分2.假设一个可移动磁头的磁盘具有 200个磁道，其编号为0~199,当它刚刚结束了 125道的存取后，现正在处理143道的服务请求，假设系统当前的请求序列以请求的先后次序排列如下: 86、147、91、177、150、102、175、130。
试问对以下几种磁盘IO请求调度算法而言，满足以上请求序列，磁头将分别如何移动?（1）先来先服务算法（FCFS）（2）最短寻道时间优先调度（SSTF）（3）扫描算法（SCAN）（4）循环扫描算法（CSCAN）先后顺序依次为：1）FCFS：143、86、147、91、177、150、102、175、130；（2）SSTF：143、147、150、130、102、94、91、86、175、177；（3）SCAN：143、147、150、175、177、130、102、94、91、86；（4）C-SCAN：143、147、150、175、177、86、91、94、102、130。
3.3个进程共享4个同类资源，这些资源的分配与释放只能一次一个，已知每一进程最多需要两个资源，试问该系统会发生死锁吗？为什么？该系统不会发生死锁。
因为最坏情况是每个进程都占有一个资源，申请第二个资源，而此时系统中还剩一个资源，不管这个资源分给哪个进程，都能满足它的资源要求，因此它能在有限时间内运行结束而释放它所占有的两个资源，这两个资源又可以分配给另外两个进程，使它们能够运行结束，所以系统不会发生死锁。
4.下图表示一带闸门的运河，其上有两架吊桥，吊桥坐落在一条公路上，为使该公路避开一块沼泽地而其横跨运河两次。
运河和公路的交通都是单方向的，运河的基本运输由驳船担负。
操作系统第五章死锁作业解答(第9-10题)
第五章作业解答（P170）P170:9. 在银行家算法中，出现如下资源分配情况：Allocation Need AvailableA B C D A B C D A B C D P0 0 3 2 0 0 1 2 1 6 2 31 0 0 0 1 7 5 0P11 3 5 423 5 6P20 3 3 2 0 6 5 2P30 0 1 4 0 6 5 6P4（1）解答：【安全状态检查--是否存在安全序列】,根据安全性检查算法：令work=available=(1,6,2,3),Finish=false.因为：Finish[0]=false,且 work>Need[0]=(0,0,1,2),因此，P0可以运行结束，Finish[0]=true, work=work+allocation[0]=(1,6,5,5).因为：Finish[3]=false,且 work>Need[3]=(0,6,5,2),因此，P3可以运行结束，Finish[3]=true, work=work+allocation[3]=(1,9,8,7).因为：Finish[1]=false,且 work>Need[1]=(1,7,5,0),因此，P1可以运行结束，Finish[1]=true, work=work+allocation[1]= (2,9,8,7).因为：Finish[2]=false,且 work>Need[2]=(2,3,5,6),因此，P2可以运行结束，Finish[2]=true, work=work+allocation[2]= (3,12,13,11).因为：Finish[4]=false,且 work>Need[4]=(0,6,5,6),因此，P4可以运行结束，Finish[4]=true, work=work+allocation[4]= (3,12,14,15).可见，可以找到一个安全序列<P0,P3,P1,P2,P4>,使得所有0≤i≤4,Finish[i]=true,因此当前系统是安全的。
操作系统-第5章 死锁
第5章 死锁
4. 循环等待条件 存在一个进程等待序列{P1, P2, …, Pn}， 其中P1等 待P2所占有的某一资源， P2等待P3所占有的某一资 源……而Pn等待P1所占有的某一资源， 形成一个进程 循环等待环。
第5章 死锁
5.2.2 资源分配图 死锁可以更精确地用有向图的形式加以描述， 该
第5章 死锁
1. 进程对资源的操作 系统中包括有限的资源， 要分给大量的计算进程。 资源可分为若干类型， 每类都有若干个实体。 CPU周 期、 内存空间、 文件和I／O设备(如打印机、 磁带驱 动器、 读卡机等)都是资源类型的例子。 一个进程在使用资源之前要申请资源， 在用完之 后必须释放该资源。
2. 可剥夺资源与不可剥夺资源 系统中一般都有多种资源。 按照占用方式来分， 可以分为两类： 可剥夺资源与不可剥夺资源。 可剥夺 资源是另外进程可以从拥有它的进程那里把它剥夺过 去为己所用， 并且不会产生任何不良影响。
第5章 死锁
5.1.3 进程推进顺序与死锁 图5-1示出了进程推进顺序对引发死锁的影响。 设
图称为系统资源分配图。 该图由结对组成： G=（V， E）。 式中， V是顶点的集合， E是边的集合。 顶点 集合可分为两部分： P={p1, p2, …, pn}， 它由系统 中全部活动进程组成； R={r1, r2, …, rm}， 它由系统中 全部资源类型组成。
第5章 死锁
由边组成的集合E中， 每一个元素都是一个有序 结对（pi, rj)或（rj, pi）。 其中， pi是P中的一个进程 (pi∈P), rj是R中的资源类型（rj∈R）。 如果（pi, rj） ∈E， 则存在一条从进程pi到资源rj的有向边， 就表示 进程pi申请一个rj资源单位， 但当前pi在等待该资源。 如果(rj, pi)∈E， 则有向边是从资源rj指向进程pi， 就 表示有一个rj资源单位分配给进程pi。 边(pi, rj)称为申 请边， 而边(rj, pi)称为赋给边。
计算机操作系统 第5章 死 锁
3.利用银行家算法避免死锁3.利用银行家算法避免死锁-1 利用银行家算法避免死锁
需求矩阵Need[n,m] 它表示每个进程尚需的各类资源数，Need[i,j]=k 表示进程i 还需要j类资源k个。Need[i,j]=Max[i,j]-Allocation[i,j] 银行家算法 • 假设在进程并发执行时进程i提出请求j类资源k个后，表示为 Requesti[j]=k。系统按下述步骤进行安全检查： 如果Requesti≤Needi则继续以下检查，否则显示需求申请超 出最大需求值的错误。 如果Requesti≤Available则继续以下检查，否则显示系统无 足够资源，Pi阻塞等待。 系统试探把要求的资源分配给进程i并修改有关数据结构的值： Available = Available-Requesti ； Allocationi =Allocationi+Requesti ； Needi=Needi-Requesti ；
P(S3) P(S2) Eating
V(S3) V(S1)
V(S1) V(S2)
V(S2) V(S3)
A: P(S1), B:P(S2),C:P(S3) A:P(S3) :阻塞 阻塞 B:P(S1):阻塞 阻塞 C: P(S2):阻塞 阻塞
S1 A S3 C
B
S2
5.1.2
死锁产生的条件
1.产生死锁的必要条件（ 1.产生死锁的必要条件（ Conditions for Deadlock ） 产生死锁的必要条件 • 互斥（ Mutual exclusion ）条件 互斥（ 条件：一个资源一次只能被一 个进程所使用，即是排它性使用。 • 不可抢占（ No preemption ）条件 不可抢占（ 条件：一个资源仅能被占有 它的进程所释放，而不能被别的进程强占。 • 请求和保持（ Hold-and-wait ）条件 请求和保持（ 条件：进程已经保持了至 少一个资源，但又提出了新的资源要求，而该资源又已被其 它进程占有，此时请求进程阻塞，但又对已经获得的其它资 源保持不放。 • 环路等待（ Circular wait ）条件 环路等待（ 条件：当每类资源只有一个 时，在发生死锁时，必然存在一个进程-资源的环形链。如 一系统状态的资源分配图所示，P1正在等待一个P2 占用的资 源R2，P2正在等待一个P1占用的资源R1。
操作系统中的死锁问题
操作系统中的死锁问题死锁是指在多任务处理系统中，两个或多个进程互相请求对方释放资源而无法继续执行的情况。
死锁问题是操作系统中一个非常重要的问题，当系统发生死锁时，将导致系统的资源利用率下降，无法完成任务，严重影响系统的性能和稳定性。
了解和解决死锁问题对于操作系统来说至关重要。
本文将就操作系统中的死锁问题进行探讨。
1. 死锁的原因死锁的产生通常是因为系统中的资源分配与竞争导致的。
当多个进程同时竞争某些资源时，若资源被一个进程占用且不释放，其他进程便无法获取该资源，这可能导致死锁的发生。
死锁的四个必要条件是：互斥条件、占有并等待条件、不可抢占条件和循环等待条件。
2. 死锁的分类死锁可分为以下几种类型：(1) 资源死锁：系统中的资源被无限制地占用而无法释放。
(2) 数据死锁：数据传输或通常的数据锁定造成死锁。
(3) 饥饿：程序无法执行的情况。
(4) 优先级反转：低优先级任务占有高优先级任务所需资源而导致高优先级任务无法继续执行的情况。
3. 死锁的处理方法为了解决或预防死锁问题，可以采用以下方法：(1) 死锁避免：通过合理分配资源以避免系统进入死锁状态，例如银行家算法。
(2) 死锁检测：通过检查系统资源分配图以及进程等待图等方法来检测系统中是否存在死锁，并采取相应措施进行处理。
(3) 死锁解除：当系统进入死锁状态时，可以通过释放资源或终止进程等方式来解除死锁。
4. 死锁的影响死锁对系统的影响是非常严重的，它会导致系统资源利用率下降，无法完成任务，严重影响系统的性能和稳定性。
死锁还可能导致系统崩溃和数据丢失等问题。
5. 死锁的举例死锁问题并不陌生，我们可以在生活中找到一些例子来说明死锁的产生。
一辆汽车在狭窄的道路上遇到了另一辆汽车，两辆汽车互相让对方通过，但由于彼此不愿意先行，最终导致了交通堵塞，这就是一种死锁现象。
在家庭生活中，父母要求孩子完成家庭作业，孩子却要求父母先买给他玩具，最终导致了双方的僵持，也是一种“死锁”。
计算机操作系统第5章死锁
死锁的特性
互斥性
至少有一个资源被占用，且 不为其他进程所共享，即资 源一旦被占用，则一直被占 用，直到释放。
占有并等待
非抢占Βιβλιοθήκη 至少有一个进程已占有至少 一个资源，并等待获取被其 他进程占用的至少一个资源。
资源只能由占有它的进程主 动释放，不能被其他进程抢 占。
循环等待
存在一个进程链，使得每个 进程都等待下一个进程释放 资源。
计算机操作系统第5 章死锁
目录
• 死锁的定义与特性 • 死锁的产生原因 • 死锁的预防 • 死锁的检测与恢复 • 死锁的预防与检测实例
01
死锁的定义与特性
死锁的定义
01
死锁是指两个或多个进程在无限 期地等待对方释放资源的现象。
02
当系统中存在死锁时，一些进程 将无法继续执行，导致资源的浪 费和系统的瘫痪。
02
死锁的产生原因
资源竞争
01
多个进程同时请求同一资源，导致资源被占用，形成资源竞争。
02
当每个进程都持有部分资源并等待获取其他进程持有的资源时，
就会形成死锁。
解决方法：对资源进行合理分配，避免资源竞争。
03
请求与保持
01
02
03
当一个进程请求一个资 源，而该资源被其他进 程持有，该进程被阻塞 ，同时继续持有其他资
源。
其他进程在等待被该进 程持有的资源时也被阻
塞，形成死锁。
解决方法：对请求资源 的数量进行限制，确保 不会同时请求多个资源
。
不剥夺
1
当一个进程已经获得了一部分资源，即使它释放 了部分资源，也不允许其他进程剥夺已分配给它 的资源。
2
这导致其他等待资源的进程无法获得所需的资源， 形成死锁。
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随堂练习5
一单选
1、解决死锁的途径是（）。
A、立即关机排除故障
B、立即关机再重新开机
C、不要共享资源，增加独占资源
D、设计预防死锁方法，运行检测并恢复
2、系统出现死锁的原因是( )。
A、计算机系统发生了重大故障
B、有多个封锁的进程同时存在
C、若干进程因竞争资源而无休止地等待着，不释放已占有的资源
D、资源数大大少于进程数，或进程同时申请的资源数大大超过资源总数
3、两个进程争夺同一个资源( )。
A、一定死锁
B、不一定死锁
C、不会死锁
D、以上说法都不对
4、进程P1使用资源情况：申请资源S1，申请资源S2，释放资源S1；进程P2使用资源情况：申请资源S2，申请资源S1，释放资源S2，系统并发执行进程P1，P2，系统将( )。
A、必定产生死锁
B、可能产生死锁
C、会产生死锁
D、无法确定是否会产生死锁
5、产生死锁的主要原因是进程运行推进的顺序不合适( )。
A、系统资源不足和系统中的进程太多
B、资源的独占性和系统中的进程太多
C、进程调度不当和资源的独占性
D、资源分配不当和系统资源不足
6、操作系统中,“死锁”的概念是指( )。
A、程序死循环
B、硬件发生故障
C、系统停止运行
D、并发进程各自占有某种资源而又都等待别的进程释放其占有的资源
7、产生死锁的四个必要条件是: 互斥条件,( ), 环路条件和不剥夺条件。
A、请求与阻塞
B、请求与保持
C、请求与释放
D、释放与阻塞
8、通过破坏产生死锁的四个必要条件之一，可以保证不让死锁发生，其中采用资源有序分配法是破坏( )。
A、互斥条件
B、不可剥夺条件
C、部分分配条件
D、环路条件
9、任何两个并发进程之间( )。
A、一定存在互斥关系
B、一定存在同步关系
C、一定彼此独立无关
D、可能存在同步或互斥关系
10、下列死锁预防策略中，破坏了“循环等待”条件的是（）。
A．银行家算法 B．一次性分配 C．剥夺资源法 D．资源有序分配
11、某系统中有3个并发进程，都需要同类资源4个，问该系统不会发生死锁的最少资源数是（）。
A．11 B．9 C．10 D．12
12、某计算机系统中有8台打印机，有K个进程竞争使用，每个进程最多需要3台打印机。
该系统可能会发生死锁的K 的最小值是（）。
A、2
B、3
C、4
D、5
13、银行家算法在解决死锁问题中是用于（）的
A、预防死锁
B、避免死锁
C、检测死锁
D、解除死锁
二填空
1、死锁产生的四个必要条件是互斥条件，不剥夺条件、部分分配和________条件四种。
2、对待死锁，一般应考虑死锁的预防、避免、检测和解除四个问题。
典型的银行家算法是属于死锁的__________，破坏环路等待条件是属于死锁的预防，而剥夺资源是死锁的解除的基本方法。
3、解决死锁的方法分为三种：死锁预防、死锁________和死锁检测与恢复。
4、死锁是指在系统中的多个______无限期地等待永远不会发生的条件。
5、破坏死锁的“_______”条件，通常可采用资源顺序分配法。
三、简答题
1、何为死锁？产生死锁的原因和必要条件是什么？
2、在解决死锁问题的几个方法中，哪种方法最容易实现？哪种方法使资源的利用率最高？
3、请详细说明可通过哪些途径预防死锁？
4、有三个进程P1、P2和P3并发工作。
进程P1需要资源S3和S1；进程P2需用资源S1和S2；进程P3需用资源S2和S3，回答：（1）若对资源分配不加限制，会发生什么情况？为什么？（2）为保证进程正确地工作，应采用怎样的
资源分配策略？为什么？
5、按调度方式可将实时调度算法具体分为哪几种?
6、简要描述最早截止时间优先调度算法? 简要描述最低松弛度优先调度算法?
7、试分别说明可重用资源和可消耗资源的性质。
8、试举例说明竞争不可抢占资源所引起的死锁。
9、某系统有R1、R2、R3共3种资源，在T0时刻P1、P2、P3和P4这4个进程对资源的占用和需求情况见下表，此时系统的可用资源向量为（2，1，2）。
试问：1）将系统中各种资源总数和此刻各进程对各资源的需求数目用向量或矩阵表示出来。
2）若此时进程P1发出资源请求Request(1,0,1)，请用银行家算法讨论其资源分配及系统安全性。
10、设系统有五个进程和A、B、C三类资源，且资源总数分别有10、5、7。
在T0时刻进程资源的分配情况如下表，按照下列各小题目提问分别探讨系统的安全性（要求画出银行家算法资源分配安全检查表，并依此求得安全进程序列）。
1）
2）在T0时刻P4进程发出资源请求向量为Requst4（3，3，0），请用银行家算法讨论其资源分配及系统安全性。
（不考MFQ）11、假如5个就绪进程其到达系统和所需CPU运行时间如下表所示（单位：毫秒），如果分别采用高响应比优先（HRN）、时间片轮转（RR，时间片=1）、多级反馈队列调度算法(MFQ)进行CPU调度和运行，请在表中按要求栏目。