死锁是什么原因

2016-12-09

死锁是什么

死锁(Deadlock)，这里指的是进程死锁，是个计算机技术名词。它是操作系统或软件运行的一种状态：在多任务系统下，当一个或多个进程等待系统资源，而资源又被进程本身或其它进程占用时，就形成了死锁。由于资源占用是互斥的，当某个进程提出申请资源后，使得有关进程在无外力协助下，永远分配不到必需的资源而无法继续运行，这就产生了一种特殊现象。

死锁是什么原因

1.竞争资源引起进程死锁

当系统中供多个进程共享的资源如打印机、公用队列的等，其数目不足以满足诸进程的需要时，会引起诸进程对资源的竞争而产生死锁。

1)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。

2)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。

3)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);···

P2:···Relese(S2);Request(S1);···

P3:···Relese(S3);Request(S2);···

并不可能发生死锁。但若改成下述的运行顺序：

P1:···Request(S3);Relese(S1);···

P2:···Request(S1);Relese(S2);···

P3:···Request(S2);Relese(S3);···

则可能发生死锁。

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。

1)进程推进顺序合法

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。

2)进程推进顺序非法

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。例如，当P1运行到P1：Request(R2)时，将因R2已被P2占用而阻塞;当P2运行到P2：Request(R1)时，也将因R1已被P1占用而阻塞，于是发生进程死锁。

死锁的预防方法

理解了死锁的原因，尤其是产生死锁的四个必要条件，就可以最大可能地避免、预防和解除死锁。所以，在系统设计、进程调度等方面注意如何不让这四个必要条件成立，如何确定资源的合理分配算法，避免进程永久占据系统资源。此外，也要防止进程在处于等待状态的情况下占用资源,在系统运行过程中，对进程发出的每一个系统能够满足的资源申请进行动态检查，并根据检查结果决定是否分配资源，若分配后系统可能发生死锁，则不予分配，否则予以分配。因此，对资源的分配要给予合理的规划。

下面几种方法可用以避免重装死锁的发生：

①允许目的节点将不完整的报文递交给目的端系统;

②一个不能完整重装的报文能被检测出来，并要求发送该报文的源端系统重新传送;

③为每个节点配备一个后备缓冲空间，用以暂存不完整的报文。

①、②两种方法不能很满意地解决重装死锁，因为它们使端系统中的协议复杂化了。一般的设计中，网络层应该对端系统透明，也即端系统不该考虑诸如报文拆、装之类的事。③方法虽然不涉及端系统,但使每个节点增加了开销。

有序资源分配法

这种算法资源按某种规则系统中的所有资源统一编号(例如打印机为1、磁带机为2、磁盘为3、等等)，申请时必须以上升的次序。系统要求申请进程：

1、对它所必须使用的而且属于同一类的所有资源，必须一次申请完;

2、在申请不同类资源时，必须按各类设备的编号依次申请。例如：进程PA，使用资源的顺序是R1，R2;进程PB，使用资源的顺序是R2，R1;若采用动态分配有可能形成环路条件，造成死锁。

采用有序资源分配法：R1的编号为1，R2的编号为2;

PA：申请次序应是：R1，R2

PB：申请次序应是：R1，R2

这样就破坏了环路条件，避免了死锁的发生

银行算法

避免死锁算法中最有代表性的算法是DijkstraE.W于1968年提出的银行家算法：

该算法需要检查申请者对资源的最大需求量，如果系统现存的各类资源可以满足申请者的请求，就满足申请者的请求。

这样申请者就可很快完成其计算，然后释放它占用的资源，从而保证了系统中的所有进程都能完成，所以可避免死锁的发生。

死锁是什么原因

相关话题