进程死锁与饥饿：概念、类型与处理策略

死锁与饥饿是操作系统中常见的并发控制问题，它们源于多个进程对共享资源的竞争。死锁是指一组进程中的每个进程都在等待其他进程所持有的资源，从而导致所有进程都无法继续执行，形成一种僵局。在死锁定义中，关键要点包括： 1. **死锁概念**：当一组进程中的每个进程都无限期等待另一进程所持有的资源时，即达到“无限等待”状态，就发生了死锁。死锁时刻分为两种情况：一是实际已经进入无限等待；二是系统尚未进入死锁状态，但已预见到会发生死锁。 2. **结论**：死锁涉及至少两个进程，它们相互等待对方的资源，且至少有一个进程已占用资源。这表明死锁进程是当前系统进程集合的一个子集，一旦满足特定条件，就可能导致系统陷入停滞。 3. **死锁类型**： - **竞争不同种资源**：例如交通信号灯模型，四个方向的车辆请求不同资源（直行、左转），导致循环等待。 - **竞争同种资源**：比如多台打印机的例子，多个进程申请同一资源（打印机）导致死锁。 - **进程通信**：如果进程间的通信顺序依赖，如P1等待P2的消息后再给P3，P2又等待P1的消息，会形成死锁。 - **其他原因**：如交通规则中的"你先请"或"我先请"可能导致死锁。 4. **死锁条件**： - **Coffman条件**：四条必要条件，包括资源独占、不可抢占、保持申请和循环等待，当这些条件同时存在时，就可能产生死锁。 - **破坏任何一条条件**：都可以作为解决死锁的策略，如资源预分配、优先级反转等。 5. **死锁处理方法**： - **预防死锁**：静态地在系统设计阶段避免满足死锁条件，如资源分配时考虑资源分配的顺序，确保不会形成环路。 - **避免死锁**：动态地在运行时通过算法分析判断是否可能形成死锁，若预测到死锁风险，则采取相应的措施。 - **检测死锁**：在运行时检测出死锁后，采取回滚或剥夺资源等手段解除死锁。 死锁与饥饿是并发编程中的核心问题，理解和掌握这些概念、类型、条件以及处理方法对于确保系统的稳定性和可靠性至关重要。设计高效的并发控制策略，避免和解决死锁，是现代操作系统和分布式系统设计者必须面对的挑战。