2012年自考工學(xué)類“操作系統(tǒng)原理”復(fù)習(xí)資料(8)
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本章考核知識點(diǎn)：1、死鎖的產(chǎn)生2、死鎖的防止3、死鎖的避免4、死鎖的檢測
本章自學(xué)要求：理解“死鎖”影響系統(tǒng)的可靠性。死鎖的產(chǎn)生與進(jìn)程對資源的需求、進(jìn)程的執(zhí)行速度、資源的分配策略有關(guān)。系統(tǒng)應(yīng)采用一定的策略實(shí)現(xiàn)資源分配以保證系統(tǒng)的安全。
本章重點(diǎn)是：死鎖的防止和避免。
一、死鎖的產(chǎn)生(領(lǐng)會)轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校edu24ol.com
話說狼GG和狼MM面對面走上一根獨(dú)木橋。
狼GG說：呵呵，小MM，我已經(jīng)占領(lǐng)了這座橋的一半，你不如退出去讓我先過去吧。
狼MM說，哼哼，老兄，我也占了這座橋的一半，你咋不讓給我?
狼GG和狼MM互不相讓，都在等對方先讓步。結(jié)果兩個都過不了河。等著獵人來處理后事了。
1、什么叫死鎖：若系統(tǒng)中存在一組進(jìn)程(兩個或多個進(jìn)程)，它們中的每一個進(jìn)程都占用了某種資源而又都在等待其中另一個進(jìn)程所占用的資源，這種等待永遠(yuǎn)不能結(jié)束，則說系統(tǒng)出現(xiàn)了“死鎖”?；蛘f這組進(jìn)程處于“死鎖”狀態(tài)。
2、引起死鎖的因素：死鎖的出現(xiàn)除了與資源的分配策略有關(guān)外，也與并發(fā)進(jìn)程的執(zhí)行速度有關(guān)，即操作系統(tǒng)對資源管理不得當(dāng)或沒有顧及進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行時可能出現(xiàn)的情況，則就可能形成死鎖。
二、死鎖的防止(簡單應(yīng)用) 我們把橋的一半看作一個資源的話，那么，當(dāng)狼MM占用了其中一個資源后，狼GG就只好等待了。
狼GG狼MM各自占有了一段資源又在等另外的資源，又不肯放棄自己占有的資源。
他們又不能把對方踢下河去，把另一段資源搶過來自己用。
只好互相等待了。
這4個條件是必要條件而不是充分條件，意思是，只要發(fā)生死鎖，那么這四個條件必然都成立。反之則不然，有時候即使四個條件都滿足，那也不一定發(fā)生死鎖。(從資源分配圖中可以分析得到，即使形成循環(huán)等待資源，也不一定形成死鎖。)
1、系統(tǒng)出現(xiàn)死鎖必然同時保持的四個必要條件：
1)互斥使用資源
2)占有并等待資源
3)不可搶奪資源
4)循環(huán)等待資源
2、死鎖的防止策略：要防止死鎖形成，只要采用的資源分配策略能使上述4個條件中有一個條件不成立就可以了。
1)破壞互斥使用資源的條件經(jīng)常是行不通的。因?yàn)橘Y源本身特性就是互斥使用的。
2)要破壞“占有并等待條件”則可以采取兩種辦法：靜態(tài)分配和釋放已占資源。
靜態(tài)分配也稱為預(yù)分配資源，要求每一個進(jìn)程在開始執(zhí)行前就申請它所需要的全部資源，僅當(dāng)系統(tǒng)能滿足進(jìn)程的資源申請要求且把資源分配給進(jìn)程后，該進(jìn)程才能開始執(zhí)行。
釋放已占資源就是指進(jìn)程申請資源時必須沒有占用資源，如果已經(jīng)占用了資源就要先歸還所占的資源再申請。
3)實(shí)現(xiàn)可搶奪式分配：如果一個進(jìn)程已經(jīng)占有了某些資源又要申請新資源，而新資源不能滿足(已被其它進(jìn)程占用)必須等待時，系統(tǒng)可以搶奪該進(jìn)程已占有的資源。
4)實(shí)現(xiàn)按序分配：把系統(tǒng)中所有資源排一個順序，對每一個資源給一個確定的編號，規(guī)定任何一個進(jìn)程申請兩個以上的資源時，總是先申請編號小的資源，再申請編號大的資源。
三、死鎖的避免(簡單應(yīng)用) 死鎖的避免不同于死鎖的防止，死鎖的防止是采用某種分配策略后，系統(tǒng)就不會產(chǎn)生死鎖，這好比是你打過了某種預(yù)防針，再也不會得那種病。而死鎖的避免是沒有打預(yù)防針，但是通過其他辦法，避免得病。因此有“安全狀態(tài)”的說法，對應(yīng)的，當(dāng)然也有不安全狀態(tài)。就像人都有得病的可能，不必任何病都打預(yù)防針。只要注意防病，仍然可以安全健康的生活。
1、安全狀態(tài)：如果操作系統(tǒng)能保證所有的進(jìn)程在有限的時間內(nèi)得到需要的全部資源，則稱系統(tǒng)處于“安全狀態(tài)”。
2、區(qū)分死鎖的避免與死鎖的防止：當(dāng)采用了防止死鎖的資源分配策略后，系統(tǒng)中就不會形成死鎖。但是可以防止死鎖的資源分配策略中，有的只適用于對某些資源的分配，有的會影響資源的使用效率。這時可用使用死鎖的避免。
死鎖的避免是解決死鎖的另一種方法，它不同于死鎖的防止。在系統(tǒng)中不采用防止死鎖的資源分配策略，而是估計(jì)到可能有死鎖發(fā)生時避免死鎖的發(fā)生。
3、銀行算法是怎樣避免死鎖的：
銀行家算法是這樣的：
1)當(dāng)一個用戶對資金的最大的需求量不超過銀行家現(xiàn)有的資金時就可以接納該用戶。
2)用戶可以分期貸款，但貸款的總數(shù)不能超過最大需求量。
3)當(dāng)銀行家現(xiàn)有的資金不能滿足用戶的尚需貸款時，對用戶的貸款可推遲支付，但總能使用戶在有限的時間里得到貸款。
4)當(dāng)用戶得到所需的全部資金后，一定能在有限的時間里歸還所有資金。
我們把操作系統(tǒng)看作是銀行家，操作系統(tǒng)管理的資源相當(dāng)于是銀行家管理的資金，則銀行家算法就是：
1)當(dāng)一個進(jìn)程首次申請資源時，測試該進(jìn)程對資源的最大的需求量，如果不超過系統(tǒng)現(xiàn)存資源時就可以按他的當(dāng)前申請量為其分配資源。否則推遲分配。
2)進(jìn)程執(zhí)行中繼續(xù)申請資源時，測試該進(jìn)程占用資源和本次申請資源總數(shù)有沒有超過最大需求量。超過就不分配，沒超過則再測試現(xiàn)存資源是否滿足進(jìn)程還需要的最大資源量，滿足則按當(dāng)前申請量分配，否則也推遲分配。
總之，銀行家算法要保證分配資源時系統(tǒng)現(xiàn)存資源一定能滿足至少一個進(jìn)程所需的全部資源。這樣就可以保證所有進(jìn)程都能在有限時間內(nèi)得到需要的全部資源。這就是安全狀態(tài)。
(銀行家算法在操作系統(tǒng)的實(shí)踐考試中可能會用到)
四、死鎖的檢測(領(lǐng)會)死鎖的檢測
就是既不打預(yù)防針，也不去避免得病，而是經(jīng)常去體檢，如果發(fā)現(xiàn)有病了就治療。這是一種事后解決的辦法，也算是解決死鎖問題的一條途徑。但這畢竟要付出較大代價。
1、什么是死鎖的檢測：對資源的申請和分配不加限制，只要有剩余的資源就可把資源分配給申請者。這樣可能會出現(xiàn)死鎖，系統(tǒng)定時運(yùn)行一個“死鎖檢測程序”，如果檢測到死鎖發(fā)生，則必須先解除死鎖再繼續(xù)工作。
2、怎樣實(shí)現(xiàn)死鎖的檢測：1、每個資源當(dāng)用中只有一個資源2、資源類中含有若干個資源。
3、死鎖的解除：一般采用兩種方式來解除死鎖，一種是終止一個或幾個進(jìn)程的執(zhí)行以破壞循環(huán)等待;另一種是從涉及死鎖的進(jìn)程中搶奪資源。
檢測死鎖和解除死鎖都要付出很大代價。所以用死鎖檢測的方法解決死鎖問題只適用于不經(jīng)常發(fā)生死鎖的系統(tǒng)中。
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