写给大忙人看的死锁全详解 (3)

写给大忙人看的死锁全详解

操作系统可以任意选择一个非阻塞的程序运行,所以它可以决定运行 A 直到 A 完成工作;它可以运行 B 直到 B 完成工作;最后运行 C。

这样的顺序不会导致死锁(因为不存在对资源的竞争),但是这种情况也完全没有并行性。进程除了在请求和释放资源外,还要做计算和输入/输出的工作。当进程按照顺序运行时,在等待一个 I/O 时,另一个进程不能使用 CPU。所以,严格按照串行的顺序执行并不是最优越的。另一方面,如果没有进程在执行任何 I/O 操作,那么最短路径优先作业会优于轮转调度,所以在这种情况下串行可能是最优越的

现在我们假设进程会执行计算和 I/O 操作,所以轮询调度是一种合理的调度算法。资源请求可能会按照下面这个顺序进行

写给大忙人看的死锁全详解

下图是针对上面这六个步骤的资源分配图。

写给大忙人看的死锁全详解

这里需要注意一个问题,为什么从资源出来的有向图指向了进程却表示进程请求资源呢?笔者刚开始看也有这个疑问,但是想了一下这个意思解释为进程占用资源比较合适,而进程的有向图指向资源表示进程被阻塞的意思。

在上面的第四个步骤,进程 A 正在等待资源 S;第五个步骤中,进程 B 在等待资源 T;第六个步骤中,进程 C 在等待资源 R,因此产生了环路并导致了死锁。

然而,操作系统并没有规定一定按照某种特定的顺序来执行这些进程。遇到一个可能会引起死锁的线程后,操作系统可以干脆不批准请求,并把进程挂起一直到安全状态为止。比如上图中,如果操作系统认为有死锁的可能,它可以选择不把资源 S 分配给 B ,这样 B 被挂起。这样的话操作系统会只运行 A 和 C,那么资源的请求和释放就会是下面的步骤

写给大忙人看的死锁全详解

下图是针对上面这六个步骤的资源分配图。

写给大忙人看的死锁全详解

在第六步执行完成后,可以发现并没有产生死锁,此时就可以把资源 S 分配给 B,因为 A 进程已经执行完毕,C 进程已经拿到了它想要的资源。进程 B 可以直接获得资源 S,也可以等待进程 C 释放资源 T 。

有四种处理死锁的策略:

忽略死锁带来的影响(惊呆了)

检测死锁并回复死锁,死锁发生时对其进行检测,一旦发生死锁后,采取行动解决问题

通过仔细分配资源来避免死锁

通过破坏死锁产生的四个条件之一来避免死锁

下面我们分别介绍一下这四种方法

鸵鸟算法

最简单的解决办法就是使用鸵鸟算法(ostrich algorithm),把头埋在沙子里,假装问题根本没有发生。每个人看待这个问题的反应都不同。数学家认为死锁是不可接受的,必须通过有效的策略来防止死锁的产生。工程师想要知道问题发生的频次,系统因为其他原因崩溃的次数和死锁带来的严重后果。如果死锁发生的频次很低,而经常会由于硬件故障、编译器错误等其他操作系统问题导致系统崩溃,那么大多数工程师不会修复死锁。

死锁检测和恢复

第二种技术是死锁的检测和恢复。这种解决方式不会尝试去阻止死锁的出现。相反,这种解决方案会希望死锁尽可能的出现,在监测到死锁出现后,对其进行恢复。下面我们就来探讨一下死锁的检测和恢复的几种方式

每种类型一个资源的死锁检测方式

每种资源类型都有一个资源是什么意思?我们经常提到的打印机就是这样的,资源只有打印机,但是设备都不会超过一个。

可以通过构造一张资源分配表来检测这种错误,比如我们上面提到的

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