進(jìn)程和進(jìn)程控制線程進(jìn)程互斥和同步死鎖問題進(jìn)程間通信處理-資料下載頁
2025-08-01 14:15本頁面
【正文】 ndows 2022/XP的 進(jìn)程互斥和同步 36 死鎖問題 (DEADLOCK) ?概述 ?死鎖的預(yù)防 ?死鎖的檢測(cè) ?死鎖的避免 ?解決死鎖問題的綜合方法 37 概述 可重用資源 (reusable resource)： 每個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)進(jìn)程使用，但不會(huì)耗盡，在宏觀上各個(gè)進(jìn)程輪流使用。如 CPU、主存和輔存、 I/O通道、外設(shè)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如文件、數(shù)據(jù)庫和信號(hào)量。 死鎖是指系統(tǒng)中多個(gè)進(jìn)程無限制地等待永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生的條件； 死鎖發(fā)生原因 對(duì)互斥資源的共享； 并發(fā)執(zhí)行的順序不當(dāng) 死鎖問題 進(jìn)程使用的資源分為可重用資源和可消耗資源兩類： 38 ... Request(B)。 a Request(A)。 b Release(A)。 Release(B)。P2... Request(A)。 a Request(B)。 b Release(B)。 Release(A)。P1可重用資源死鎖 死鎖發(fā)生：雙方都擁有部分資源，同時(shí)在請(qǐng)求對(duì)方已占有的資源。如次序： P1a P2a P1b P2b 概述 死鎖問題 39 可消耗資源 (consumable resource)： 可以動(dòng)態(tài)生成和消耗，一般不限制數(shù)量。如硬件中斷、信號(hào)、消息、緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)。 ... Receive(P1,Q)。 a Send(P1,R)。 bP2... Receive(P2,M)。 a Send(P2,N)。 bP1死鎖發(fā)生：雙方都等待對(duì)方去生成資源，如次序： P1a P2a 概述 死鎖問題 40 死鎖發(fā)生條件： 互斥： 任一時(shí)刻只允許一個(gè)進(jìn)程使用資源 請(qǐng)求和保持： 進(jìn)程在請(qǐng)求其余資源時(shí)，不主動(dòng)釋放已經(jīng)占用的資源 非剝奪： 進(jìn)程已經(jīng)占用的資源，不會(huì)被強(qiáng)制剝奪 環(huán)路等待： 環(huán)路中的每一條邊是進(jìn)程在請(qǐng)求另一進(jìn)程已經(jīng)占有的資源。 只有 4個(gè)條件都滿足時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)死鎖。 死鎖問題 概述 處理死鎖問題的基本方法：預(yù)防、檢測(cè)、避免 41 死鎖的預(yù)防 預(yù)防死鎖的兩種策略： 預(yù)先靜態(tài)分配法 ：進(jìn)程開始運(yùn)行前一次分配所需全部資源，若系統(tǒng)不能滿足，則進(jìn)程阻塞，直到系統(tǒng)滿足其要求 —— 保證進(jìn)程運(yùn)行過程中不會(huì)再提出新的資源請(qǐng)求 ； 降低了對(duì)資源的 利用率 ，降低進(jìn)程的 并發(fā)程度 ； 有可能 無法預(yù)先知道 所需資源； 有序資源使用法 ：把資源分類按順序排列， 保證對(duì)資源的請(qǐng)求不形成環(huán)路 ； 限制 進(jìn)程對(duì)資源的 請(qǐng)求順序 ； 資源的 排序占用系統(tǒng)開銷 ； 預(yù)防是采用某種策略， 限制 并發(fā)進(jìn)程對(duì)資源的請(qǐng)求，使系統(tǒng)在任何時(shí)刻都 不滿足死鎖的必要條件 。 死鎖問題 42 死鎖的檢測(cè) 保存 資源的請(qǐng)求和分配 信息 ，利用某種算法對(duì)這些信息加以 檢查 ，以判斷是否存在死鎖。 死鎖檢測(cè)算法主要是檢查是否有循環(huán)等待。 死鎖問題 資源分配圖算法 將進(jìn)程和資源間的請(qǐng)求和分配關(guān)系用一個(gè)有向圖描述，通過檢查有向圖中是否存在循環(huán)判斷是否存在死鎖 43 死鎖的避免 在分配資源時(shí)判斷是否會(huì)出現(xiàn)死鎖，如不會(huì)死鎖，則分配資源。 銀行家算法（ Dijkstra, 1965） [背景知識(shí) ] 一個(gè)銀行家如何將一定數(shù)目的資金安全地借給若干個(gè)客戶，使這些客戶既能借到錢完成要干的事，同時(shí)銀行家又能收回全部資金而不至于破產(chǎn)，這就是銀行家問題。這個(gè)問題同操作系統(tǒng)中資源分配問題十分相似：銀行家就像一個(gè)操作系統(tǒng)，客戶就像運(yùn)行的進(jìn)程，銀行家的資金就是系統(tǒng)的資源。 死鎖問題 44 銀行家算法 規(guī)定顧客分成若干次進(jìn)行借款 ， 要求在第一次借款時(shí) ， 能說明他的最大借款額 。 具體算法： ? 顧客的借款操作 依次順序 進(jìn)行，直到全部操作完成； ? 銀行家對(duì)當(dāng)前顧客的借款操作進(jìn)行判斷，以 確定其安全性 （能否支持顧客借款，直到全部歸還）； ? 安全時(shí)，貸款；否則，暫不貸款。 死鎖問題 死鎖的避免 45 假設(shè)有三個(gè)客戶 C1， C2， C3， 向銀行家借款 ， 該銀行家的資金總額為 10個(gè)資金單位 ， 其中 C1客戶要借 9個(gè)資金單位 ， C2客戶要借 3個(gè)資金單位 ， C3客戶要借 8個(gè)資金單位 ， 總計(jì) 20個(gè)資金單位 。 某一時(shí)刻的狀態(tài) 死鎖問題 死鎖的避免 C1 2(7) C2 2(1) C3 4(4) 余額 2 C1 2(7) C3 4(4) 余額 4 C1 2(7) 余額 8 余額 10 ( a ) ( b ) ( c ) ( d ) 銀行家算法的特點(diǎn)： 允許互斥、部分分配和不可搶占，可提高資源利用率； 要求事先說明最大資源要求，在現(xiàn)實(shí)中很困難； 46 解決死鎖問題的綜合方法 資源歸類 ：將各種資源歸入若干個(gè)不同的資源類 (resource group)中，如：外存交換區(qū)空間，進(jìn)程資源（可分配的設(shè)備，如磁帶機(jī)，文件），主存空間，內(nèi)部資源（如 I/O通道） 資源排序 ：在不同資源類之間規(guī)定次序，對(duì)不同資源類中的資源采用線性按序申請(qǐng)的方法 針對(duì)性優(yōu)化 ：對(duì)同一資源類中的資源，采用適當(dāng)?shù)姆椒?。如? 外設(shè)資源分配 —— 避免， 存儲(chǔ)資源 —— 預(yù)防 死鎖問題
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