操作系统：死锁的概念、条件与解决策略

"西安电子科技大学计算机院操作系统课件第四章 死锁（完整）" 操作系统中的死锁是一个关键概念，特别是在多道程序设计环境中。死锁是指两个或多个并发进程因争夺资源而造成的一种互相等待的状态，使得这些进程都无法继续执行。在死锁的场景中，每个进程都在等待其他进程释放它需要的资源，从而形成了一个无法打破的循环。 死锁的基本定义是：在系统中，多个进程互相等待对方持有的资源，导致它们都无法向前推进。一个典型的例子是两个进程，每个都持有对方需要的资源，并且都在请求对方所拥有的资源，从而陷入僵局。例如，进程1持有资源A并请求资源B，而进程2持有资源B并请求资源A，如果没有外部干预，这个状态将无法解决。 死锁的产生需要满足四个必要条件，这些条件由Coffman在1971年提出： 1. **资源互斥**：资源在同一时刻只能被一个进程使用。 2. **非剥夺**：一旦资源被分配给一个进程，就不能被强制夺回，除非进程自己释放。 3. **占有并等待**：进程已经占有至少一个资源，同时还在等待其他未占有的资源。 4. **循环等待**：存在一个进程集合，每个进程都在等待集合中的下一个进程所占有的资源，形成一个闭环。 死锁对系统的危害显著，可能导致系统资源利用率下降，严重时甚至引起系统崩溃。因此，操作系统需要采取策略来预防或解决死锁。 针对死锁的处理策略主要有以下几种： 1. **鸵鸟策略**：即置之不理，假设死锁不会发生。这种策略简单但可能不安全，适用于对可靠性要求不高的系统。 2. **事后处理**：允许死锁发生，然后通过检测和恢复机制来解除死锁。这种方法灵活性高，但可能无法应对所有类型的死锁情况。 预防死锁通常涉及资源的预分配和避免循环等待，例如，通过预先为进程分配所需的全部资源或者使用银行家算法等策略。而避免死锁则是在进程请求资源时进行检查，确保不会导致死锁状态。 此外，解决死锁的方法还包括资源的剥夺、回滚和进程撤销等。资源剥夺是指强制结束一个或多个进程，以便释放资源，但这可能导致数据丢失或破坏程序一致性。进程撤销是指终止一个或多个参与死锁的进程，以打破循环等待。而回滚则是让进程回到之前的一个安全状态，释放资源，然后重新尝试。 理解和管理死锁是操作系统设计中的核心问题。操作系统需要平衡资源的有效利用和系统的稳定性，以确保多进程环境的高效运行。这涉及到对死锁的预防、避免以及发生后的处理策略的设计和实施。