进程死锁以及处理

提示：以下是本篇文章正文内容

一、死锁的定义 1.死锁的引出

死锁 (deallocks)： 是指两个或两个以上的进程（线程）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（线程）称为死锁进程（线程）

生产者 --消费者问题

//用文件定义 共享缓冲区
int fd = open("buffer.txt");
write(fd, 0, sizeof(int));//写in
write(fd, 0, sizeof(int));//写out

//信号量的定义和初始化
semaphore full = 0;//生产的产品的个数
semaphore empty = BUFFER_SIZE;//空闲缓冲区的个数
semaphore mutex = 1;//互斥信号量

//生产者
Producer(item)
{
    P(empty);//生产者先判断 缓存区个数 empty是否满了，empty == 0，阻塞
    P(mutex);//操作文件前，用mutex防止其他进程操作该文件
    读入in，将item写到in的位置上
    V(mutex);//使用完文件，释放文件资源
    V(full);//生产者生产产品，增加full，消费者就可以消费了
}

//消费者
Consumer()
{
    P(full);//当full == 0,缓冲区空了，阻塞
    P(mutex);
    读入out，从文件中的out位置读出到item，打印item;
    V(mutex);
    V(empty);//消费者消耗产品，增加缓冲区个数，增加empty，生产者就可以继续生产了
}

这时不管是生产者还是消费者都是先调用P(empty)/P(full),然后再调用互斥信号量mutex，进程能正确的执行

但是如果我们将这两个先后顺序调换一下： 在这里假设 mutex初值是1，empty初值是0，缓冲区取满了 在生产者中，P(mutex) 会把 mutex 变成 0，// P(empty) 会把 empty 变成 -1，生产者阻塞，然后消费者启动，P(mutex)，mutex是0，执行P(mutex)将mutex变成 -1，消费者阻塞，此时消费者和生产者都阻塞了

生产者要执行，需要把empty释放了，即消费者要执行 V(empty)，当前消费者卡在 P(mutex)，释放不了

消费者要执行，需要生产者把 mutex释放了，生产者要执行 V(metux)，生产者卡在上边的 P(empty)，也释放不了

生产者在P(empty)往下执行，依赖于消费者，消费者要往下执行，又依赖生产者P(empty)下边的指令，形成环路等待，死锁。

2.死锁产生原因

原因： (1)系统资源的竞争 系统资源的竞争导致系统资源不足，以及资源分配不当，导致死锁。

(2)进程运行推进顺序不合适 进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，会导致死锁。

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，即在一段时间内某资源仅为一个进程所占有。此时若有其他进程请求该资源，则请求进程只能等待。

2.请求和保持条件：

一个进程本身占有资源（一种或多种），同时还有资源未得到满足，正在等待其他进程释放该资源。

3.不可抢占条件：

别人已经占有了某项资源，不能因为自己也需要该资源，就去把别人的资源抢过来。

4.循环等待条件：

若干进程间形成 首尾相接 循环等待资源的关系

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。

二、死锁策略

死锁处理方法概述

1.死锁预防
破坏死锁出现的条件，不要 占有资源 又申请其他资源

2.死锁避免
检测每个资源请求，如果造成死锁就拒绝

3.死锁检测 + 恢复
检测到死锁出现时，让一些进程回滚，让出资源

4.死锁忽略
好像没有出现死锁一样

1.死锁预防

方法1： 在进程执行前，一次性申请所有需要的资源，不会占有资源再去申请其他资源

优点：简单易实施且安全。 缺点：因为某项资源不满足，进程无法启动，而其他已经满足了的资源也不会得到利用，严重降低了资源的利用率，造成资源浪费。使进程经常发生饥饿现象

**方法2：**对资源类型进行排序，资源申请必须按序进行，不会出现环路等待

缺点：仍会造成资源浪费

2.死锁避免

在使用前进行判断，只允许不会产生死锁的进程申请资源。死锁的避免是利用额外的检验信息，在分配资源时判断是否会出现死锁，只在不会出现死锁的情况下才分配资源。

两种避免办法：

1、如果一个进程的请求会导致死锁，则不启动该进程 2、如果一个进程的增加资源请求会导致死锁 ，则拒绝该申请。

问题： 上图含有5个进程：P0-P4 Allocation:占有的资源,以P1 为例，占用资源A3个，资源B0个，资源C2个 Need：需要的资源 Available：系统中剩余的资源

分析： 当前系统剩余资源：ABC = 230，给 P1，P1可以执行完，P1 执行完 Available ABC = 532，P3 可以执行，P3 执行完，Available ABC = 743 其他进程都可以执行…A 是安全序列

3.银行家算法

银行家算法通过对进程需求、占有和系统拥有资源的实时统计，确保系统在分配给进程资源不会造成死锁才会给与分配

int Available[1..m]; //每种资源剩余数量
int Allocation[1..n, 1..m];  //已分配资源数量
int Need[1..n, 1..m];  //进程还需的各种资源数量
int Max[1..n, 1..m];//进程总共需要的资源数量
int Work[1..m];  //工作向量
bool Finifh[1..n];  //进程是否结束

Work = Available;
Finifh[1..n] = false;
while(true)
{
    for(i = 1; i