本文章将主要解释死锁的消除方法
一、死锁的概念
这是《操作系统》对于死锁的定义：
有并发进程P1,P2,…Pn，它们共享资源R1,R2,…Rm (n>0,m>0, n>=m)。其中，每个Pi(1≤i≤n)拥有资源Rj(1≤j ≤m)，直到不再有剩余资源。同时，各Pi又在不释放Rj的前提下要求Rk(k≠j,1≤k ≤m)，从而造成资源的互相占有和互相等待。在没有外力驱动的情况下，该组并发进程停止往前推进，陷入永久等待状态。
说人话就是，我自己的资源不给别人，别人的资源不给我，导致两个人都因为凑不齐资源而不能执行相关操作而一直等待，这就是死锁。结构图如下所示：
二、死锁产生的必要条件
如果产生死锁则一定会满足以下条件：
1、互斥条件。一个资源不能同时被两个或两个以上的进程所拥有。
2、不剥夺条件。一个进程未结束前，任何进程都不能得到该进程的资源。
3、部分分配。进程每次申请所需要的一部分资源，在等待申请其他资源的时间里，不会释放它已经拥有的资源。
4、环路条件。如下图所示：
而只要上述的条件被破坏就不会产生死锁，这就是我们解决死锁问题的思路。
三、死锁的消除方法
1、死锁预防
死锁预防是一种静态的消除死锁的方法。它是采用某种策略，限制并发进程对资源的请求，从而使得死锁的必要条件在系统执行的任何时间都不满足。
方法：
①、互斥条件是资源固有属性，不能避免
②、破坏“部分分配（请求和保持）”条件。预先全分配，等待释放。缺点：资源严重浪费（不使用也被占用）、降低进程并发性
③、破坏“不剥夺”条件。缺点：增加系统开销，且进程前段工作可能失效。
④、破坏“环路等待”条件。将资源分类并按顺利排列，规定按递增顺序请求资源；如果需要多个资源，必须同时请求（先低后高），如果占用了高的资源而请求低的资源时，必须先释放高的资源。如此可以避免形成环路。缺点：限制进程对资源的请求，系统开销大。具体操作如下图所示，P3占有s3资源，当它想申请s2资源时必须释放s3资源。
2、死锁避免
死锁避免可被称为动态预防，因为系统采用动态分配资源，在分配过程中预测出死锁发生的可能性并加以避免的方法。
方法：
- 进程启动拒绝：如果进程对资源的申请可能导致死锁，就不启动这个进程
- 资源分配拒绝：如果进程对资源的申请可能导致死锁，就不给进程分配该资源
详解：
进程启动拒绝
该表说明表达的意思如下：
(j=1…m)
由公式知道，只有当申请的资源小于剩余的资源，就会分配给进程资源，否则就不分配进程资源。
仅当满足以上条件时，才启动一个新进程Pn+1（即：只有满足新进程的请求及所有当前进程的最大请求量时，才启动该进程） 这个策略不是最优的，因为它假设了最坏的情况：所有进程同时发出它们的最大请求
资源分配拒绝
避免死锁的著名算法——银行家算法（Dijkstra）
类比的问题：
客户向银行申请贷款的数量是有限的 每个客户在第一次申请贷款时要声明完成该项目所需的最大资金量 在满足所有贷款要求时，客户应及时归还贷款 银行家在客户申请的贷款数量不超过自己拥有的最大值时，都应尽量满足客户的需要
例子：
设银行家有10万元资金，有三个客户A、B、C，分别需要8、3、9万元贷款完成项目 客户要求分期贷款，目前A已贷到4万 此时，B要申请2万，C要申请4万 银行家需要评估贷款请求的安全性，避免出现坏账 B借2万，C借4万，能借吗？在这个例子中银行家是操作系统， 资金是资源 ，客户是要申请资源的进程。
允许进程动态申请资源，在系统分配资源之前，先计算此次分配是否安全
本次分配不会导致系统进入不安全状态，则分配， 否则，本次请求资源的进程等待
安全状态
本次分配之后，存在一个进程安全序列{P1, …, Pn}，对其中每一个Pi来说，它还需要的资源量不超过系统当前剩余的资源量与所有Pj (j<i)占有的资源量之和
不安全状态
不存在安全序列
算法中用到的数据结构
Available可用资源数组
Available[j] = k 目前资源j有k个
Max最大需求矩阵
Max[i,j] = l 进程Pi对资源j的最大需求数量是l个
Allocation分配矩阵
Allocation[i, j] = m 进程Pi已分配到资源j的数量是m个
Need需求矩阵
Need[i, j] = n 进程Pi还需要资源j的数量是n个
Request[i]资源请求
若Request[i, j] = q， 进程Pi请求资源j的数量是q个
流程图如下：
分配资源流程图
文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-555509.html
释放资源流程图：
Work：系统运行过程中可用资源数量，初值=Available
Finish[i]：系统是否有足够资源分配给进程Pi，使其运行结束，初始为false
文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-555509.html
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