死鎖是由于并發(fā)進程只能按互斥方式訪問臨界資源等多種因素引起的,并且是一種與執(zhí)行時間和速度密切相關(guān)的錯誤現(xiàn)象。
死鎖的一般定義:若在一個進程集合中,每一個進程都在等待一個永遠不會發(fā)生的事件而形成一個永久的阻塞狀態(tài),這種阻塞狀態(tài)就是死鎖。
死鎖的產(chǎn)生條件:
1.互斥(mutual exclusion):系統(tǒng)存在著臨界資源;
2.占有并等待(hold and wait):已經(jīng)得到某些資源的進程還可以申請其他新資源;
3.不可剝奪(no preemption):已經(jīng)分配的資源在其宿主沒有釋放之前不允許被剝奪;
4.循環(huán)等待(circular waiting):系統(tǒng)中存在多個(大于2個)進程形成的封閉的進程鏈,鏈中的每個進程都在等待它的下一個進程所占有的資源;
死鎖的預(yù)防:
因為獨占資源必須以互斥方式進行訪問,所以要預(yù)防死鎖只能從破壞后三個條件下手了。
1.破壞占有并等待條件:
要破壞這個條件,就要求每個進程必須一次性的請求它們所需要的所有資源,若無法全部獲取就等待,直到滿足為止,也可以采用事務(wù)機制,確保可以回滾,即把獲取、釋放資源做成原子性的。這個方法實現(xiàn)起來可能會比較困難,因為某些情況下,進程并不能事先直到自己需要哪些資源,也有時候并不需要分配到所有資源就可以運行。
2.破壞不可剝奪條件:
一個已占有資源的進程若要再申請新的資源,它必須先釋放已占有的資源。若隨后再需要這些資源,需要重新申請。
3.破壞循環(huán)等待條件:
將系統(tǒng)中所有的資源設(shè)置標(biāo)志位、排序,規(guī)定所有的進程申請資源必須以一定的順序(升序或降序)做操作。
死鎖的避免:
死鎖的預(yù)防是通過破壞產(chǎn)生條件來阻止死鎖的產(chǎn)生,但這種方法破壞了系統(tǒng)的并行性和并發(fā)性。
死鎖產(chǎn)生的前三個條件是死鎖產(chǎn)生的必要條件,也就是說要產(chǎn)生死鎖必須具備的條件,而不是存在這3個條件就一定產(chǎn)生死鎖,那么只要在邏輯上回避了第四個條件就可以避免死鎖。
避免死鎖采用的是允許前三個條件存在,但通過合理的資源分配算法來確保永遠不會形成環(huán)形等待的封閉進程鏈,從而避免死鎖。該方法支持多個進程的并行執(zhí)行,為了避免死鎖,系統(tǒng)動態(tài)的確定是否分配一個資源給請求的進程。方法如下:
1.如果一個進程的當(dāng)前請求的資源會導(dǎo)致死鎖,系統(tǒng)拒絕啟動該進程;
2.如果一個資源的分配會導(dǎo)致下一步的死鎖,系統(tǒng)就拒絕本次的分配;
顯然要避免死鎖,必須事先知道系統(tǒng)擁有的資源數(shù)量及其屬性。