【操作系统】死锁的概念,产生原因和必要条件

2024-05-05 19:18

本文主要是介绍【操作系统】死锁的概念,产生原因和必要条件,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

死锁的概念:

死锁是指多个进程在运行过程中因争夺资源造成的一种僵局。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。 

产生死锁的原因:

附:可剥夺资源和不可剥夺资源
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。例如,优先权高的进程可以剥夺优先权低的进程的处理机。又如,内存区可由存储器管理程序,把一个进程从一个存储区移到另一个存储区,此即剥夺了该进程原来占有的存储区,甚至可将一进程从内存调到外存上,可见,
  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。

原因1竞争资源引起进程死锁
a.竞争不可剥夺资源
在系统中所配置的不可剥夺资源,由于它们的数量不能满足诸进程运行的需要,会使进程在运行过程中,因争夺这些资源而陷于僵局。例如,系统中只有一台打印机R1和一台磁带机R2,可供进程P1和P2共享。假定PI已占用了打印机R1,P2已占用了磁带机R2,若P2继续要求打印机R1,P2将阻塞;P1若又要求磁带机,P1也将阻塞。于是,在P1和P2之间就形成了僵局,两个进程都在等待对方释放自己所需要的资源,但是它们又都因不能继续获得自己所需要的资源而不能继续推进,从而也不能释放自己所占有的资源,以致进入死锁状态。
b.竞争临时
资源
上面所说的打印机资源属于可顺序重复使用型资源,称为永久资源。还有一种所谓的临时资源,这是指由一个进程产生,被另一个进程使用,短时间后便无用的资源,故也称为消耗性资源,如硬件中断、信号、消息、缓冲区内的消息等,它也可能引起死锁。例如,SI,S2,S3是临时性资源,进程P1产生消息S1,又要求从P3接收消息S3;进程P3产生消息S3,又要求从进程P2处接收消息S2;进程P2产生消息S2,又要求从P1处接收产生的消息S1。如果消息通信按如下顺序进行:

P1: ···Relese(S1);Request(S3); ···//P1先Relese(S1),在Request(S3)时阻塞
P2: ···Relese(S2);Request(S1); ···//P2顺利执行
P3: ···Relese(S3);Request(S2); ···//P3顺利执行,P3执行之后P1被唤起就绪-执行
并不可能发生死锁。但若改成下述的运行顺序:

P1: ···Request(S3);Relese(S1);···//P1在Request(S3)时发生阻塞,不执行Relese(S1)
P2: ···Request(S1);Relese(S2); ···//P2在Request(S1)时发生阻塞,不执行Relese(S2)
P3: ···Request(S2);Relese(S3); ···//同上。故发生死锁

原因2:进程推进顺序不当引起死锁
由于进程在运行中具有异步性特征,这可能使P1和P2两个进程按下述两种顺序向前推进。

当进程P1和P2并发执行时,如果按照下述顺序推进:
P1:Request(R1); 
P1:Request(R2); 
P1: Relese(R1);
P1: Relese(R2); 
P2:Request(R2);
P2:Request(R1); 
P2: Relese(R2);
P2: Relese(R1);
这两个进程便可顺利完成,这种不会引起进程死锁的推进顺序是合法的。
但若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。

死锁产生的四个必要条件:(重要)
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。




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