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2023考研计算机操作系统-死锁概述
一. 死锁的定义
在多道程序系统中，由于多个进程的并发执行，改善了系统资源的利用率并提高了系统的处理能力。然而，多个进程的并发执行也带来了新的问题--死锁。所谓死锁是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局(互相等待)，若无外力作用，这些进程都将无法向前推进。
例如，某计算机系统中只有一台打印机和一台输入设备，进程P1正占用输入设备，同时又提出使用打印机的请求，但此时打印机正被进程P2所占用，而P2在未释放打印机之前，又提出请求使用正被P1占用着的输入设备。这样两个进程相互无休止地等待下去，均无法继续执行，此时两个进程陷入死锁状态。
二. 产生死锁的原因
(1)系统资源的竞争
在系统中有许多不同类型的资源，其中可以引起死锁的主要是，需要采用互斥访问的、不可以被抢占的资源，即在前面介绍的临界资源。
通常系统中拥有的不可剥夺资源，其数量不足以满足多个进程运行的需要，使得进程在运行过程中，会因争夺资源而陷入僵局，如磁带机、打印机等。
只有对不可剥夺资源的竞争才可能产生死锁，对可剥夺资源的竞争不会引起死锁。
(2)进程推进顺序非法
进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，也同样会导致产生死锁。例如，并发进程P1、P2执行都需要资源R1、R2，而进程P1拥有资源R1又申请资源R2，进程P2拥有资源R2又申请资源R1时，两者都会因为所需资源被占用而阻塞。
信号量使用不当也会造成死锁。进程间彼此相互等待对方发来的消息，结果也会使得这些进程间无法继续向前推进。例如，进程A等待进程B发的消息，进程B又在等待进程A发的消息，可以看出进程A和B不是因为竞争同一资源，而是在等待对方的资源导致死锁。
三. 产生死锁的4个必要条件
(1)互斥条件：一段时间内某资源只由一个进程占用，如果此时还有其他进程请求该资源，则请求者只能等待，直至占有该资源的进程用完释放。(资源本身的性质)
(2)请求和保持条件：进程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其他进程占用。(进程的行为)
(3)不可抢占条件：进程已获得的资源，在未使用完之前不能被抢占，只能在使用完时由其自己释放。(系统的规定)
(4)循环等待条件：在系统中存在一个由若干进程形成的环形请求链，其中的每个进程均占有一些资源，同时又申请环形请求链中的下一个进程所占有的资源。在发生死锁时，必然存在一个“进程--资源”的环形链。
四. 处理死锁的基本方法
(1)预防死锁：这是一种较简单和直观的事先预防的方法。该方法是通过设置某些限制条件，去破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或几个条件，来预防发生死锁。它是一种较易实现的方法，已被广泛使用。
(2)避免死锁：在资源的动态分配过程中用某种方法去防止系统进入不安全状态，从而避免发生死锁。目前在较完善的系统中常用此方法来避免发生死锁。
(3)检测死锁：允许系统在运行过程中发生死锁，但可通过系统所设置的检测机构及时地检测出死锁的发生，并精确地确定与死锁有关的进程和资源，然后采取适当的措施，从系统中将已发生的死锁清除掉。
(4)解除死锁：与死锁检测相配套的一种措施。当检测到系统中已发生死锁时，须将进程从死锁状态中解脱出来。常用的实施方法是撤销或挂起一些进程，以便回收一些资源，再将这些资源分配给已处于阻塞状态的进程，使之转为就绪状态，以继续运行。
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