张庆娜
延边大学师范学院2008级教育技术学专业
摘要：本文研究的是操作系统进程的死锁问题，通过对死锁问题的基本概念、产生的原因和产生死锁的四个必要条件的了解，找出合理的预防、避免、检测和解除的具体并行之有效的方法，并运用到实际的问题中去。 关键词：进程死锁问题；必要条件；资源分配；银行家算法。
一、死锁的基本概念
1、死锁的概念（产生死锁的原因和必要条件）
在多道程序系统中，可借助于多个进程的并发执行来改善系统的资源利用率和提高系统的处理能力。但可能发生一种危险——死锁。死锁，是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局，若无外力作这些进程都将永远不能再向前推进。
2、死锁的起因
产生死锁的原因可归结为以下几点：（1）竞争资源。为多个进程所共享的资源不足，引起它们对资源的竞争而产生死锁；（2）进程推进顺序不当。进程运动过程中，请求和释放资源的顺序不当，而导致进程死锁；（3） 资源分配不当也会导致进程死锁。
3、产生死锁的四个必要条件
（1） 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。
（2） 请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。 （3） 不剥夺条件:进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。 （4） 循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
这四个条件是死锁的必要条件，只要系统发生死锁，这些条件必然成立，而只要上述条件之一不满足，就不会发生死锁。
二、死锁的处理
1、死锁的预防
（1）摒弃“请求和保持”条件
为了摒弃这一条件，系统要求所有进程都一次性地申请其所需的全部资源，若系统拥有足够的资源分配给进程时，便把进程所需资源分配给它，这样，该进程在整个运行期间，便不会再提出资源请求，从而摒弃了请求条件，但只要有一种资源的要求不能满足，则已有的其他资源也全部不分配给该进程，让进程等待。由于在等待期间的进程不占有任何资源，因此摒弃了保持条件，从而可以避免发生死锁。这种方法的优点是简单，易于实现，且很安全；但缺点也极其明显：资源严重浪费，一个进程一次获得共所需的全部资源，严重地恶化了系统的资源利用率；进程推迟运行，仅当进程获得其所需全部资源后，方能开始运行，但可能有某些资源长期被其它进程占用，致使进程迟迟不能运行。 （2）摒弃“不剥夺”条件
该策略规定，一个已保持了某些资源的进程，若新的资源要求不能立即得到满足，它必须释放已保持的所有资源，以后需要时再重新申请。这意味着，进程已占有资源在运行过程中可被剥夺，从而摒弃了“不剥夺条件”。这种策略实现起来比较复杂，且要付出很大代价。因为一个资源在使用一段时间后被释放，可能
作者简介：张庆娜（1989.02.04），吉林省辽源市人，现就读于延边大学师范学院教育技术学专业
张庆娜 关于操作系统进程的死锁问题的研究
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会造成前阶段工作的失效。此外，该策略还可能由于反复地申请和释放资源，使进程的执行无限推迟。这不仅延长了进程的周转时间，也增加了系统开销。 （3）摒弃“环路等待”条件
该策略规定，系统将所有的资源按类型进行线性排队，并赋予不同的序号。例如，令输入机的序号为1，打印机的序号为2，穿孔机为3，磁带机为4，磁盘为5。所有进程对资源请求，必须严格按资源序号递增的顺序提出，如果申请的资源号小于已占用的资源序号，则它必须释放出序号小于申请序号的已占用资源。可以证明系统在任何情况下，不可能进入循环等待状态（用反证法），因而摒弃了“环路等待”条件。在采用这种策略时，由于总有一个进程占据了较高序号的资源，它继续请求的资源必然是空闲的，因此进程可以一直向前推进。该策略较之前两种策略，在资源利用率、系统吞吐量上都有显蓍提高，但也存在不述严重问题：（1）为系统中各种资源类型分配的序号，必须相对稳定，这就限制了新设备类型的增加；（2）尽管在为资源分配序号时，已考虑到大多数作业实际使用这些资源的顺序，但也经常会发生作业使用资源的顺序与系统规定顺序不同的情况，造成资源的浪费。
死锁的预防很重要，虽然上面提到的预防措施都有自身的缺点和局限性，但是也都有各自的优点，我们不仅要从理论上了解这些预防措施，也要在实际应用中灵活的运用，要根据死锁产生的原因选择适当的方法解决这些死锁问题，避免造成更大的麻烦和损失
2、避免死锁
不需事先采取各种限制措施去破坏产生死锁的必要条件，而是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。
银行家算法的基本思想是分配资源之前,判断系统是否是安全的；若是,才分配。它是最具有代表性的避免死锁的算法。
设进程cusneed提出请求REQUEST ，则银行家算法按如下规则进行判断。
(1)如果REQUEST [cusneed] <= NEED[cusneed]，则转(2)；否则，出错。用一个for循环来实现: for(i=0;i {cout<<\"您输入的请求数超过进程的需求量!请重新输入!\"< if(REQUEST[cusneed]>AVAILABLE) {cout<<\"您输入的请求数超过系统有的资源数！请重新输 入！\"< ALLOCATION[cusneed]+=REQUEST[cusneed]; NEED[cusneed]-=REQUEST[cusneed];} (4)系统执行安全性检查，如安全，则分配成立；否则试探险性分配作废，系统恢复原状，进程等待。 if(Safe()) {cout<<\"同意分配请求!\"< 3 ALLOCATION[cusneed]-=REQUEST[cusneed]; NEED[cusneed]+=REQUEST[cusneed];} } for(i=0;i if(again=='y'||again=='Y') {continue; } break; }} 举一个实际的例子：下列状态是否安全？(三个进程共享12个同类资源) 进程 已分配资源数 最大需求数 1 1 4 (状态a) 2 4 4 3 5 8 1 1 4 (状态b) 2 4 6 3 6 8 根据上述算法的原理可知： 状态a安全，序列为：2-->1--> 3 状态b不安全，只剩1个可用资源，收不回已分配资源。 银行家算法是一个典型的避免死锁问题的方法，为了避免死锁问题的出现，我们应该对银行家算法有一定的掌握，不仅要清楚它的原理，对它的算法也要又一定的了解。 3.检测死锁和解除死锁 预防和避免死锁的方法相对比较保守，且都是以牺牲机器的效率和浪费资源为代价的，检测和解除死锁预先并不采取任何限制性措施，也不检查系统是否已进入不安全态，允许系统在运行过程中发生死锁，但可通过系统设置的检测机构，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，采取适当措施，以最小的代价从系统中将已发生的死锁清除掉。解除死锁是与检测死锁相配套的一种措施，用于将进程从死锁状态下解脱出来。 常用的实施方法是撤消或挂起一些进程，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。（1）剥夺资源。从其它进程剥压足够数量的资源给死锁进程，以解除死锁状态；（2）撤消进程。最简单的撤消进程的方法是使全部死锁进程都夭折掉；稍为温和一点的方法是按照某种顺序逐个地撤消进程，直至有足够的资源可用，死锁状态消除为止。 总之，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。因此，在这里我想最重要的一点就是处理好资源分配的工作，一定要合理的分配资源，对资源做出合理的规划。 参考文献：1、甄志龙 于远诚 OS中死锁问题的状态模型探讨 [J]通化师范学院学报 2005. 2、庞里平 李胜利 计算机操作系统【M】武汉：华中理工大学出版社2006. 3、吴企渊.计算机操作系统.清华大学，2006. 4、刘义常.操作系统原理.中国水电，2006. 5、陆丽娜.分布式操作系统.电子工业，2005. 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容