死鎖和活鎖

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死鎖 是指兩個或兩個以上的進程在執行過程中,因爭奪資源而造成的一種互相等待的現象,若無外力作用,它們都將無法推進下去。此時稱系統處於死鎖狀態或系統產生了死鎖,這些永遠在互相等待的進程稱為死鎖進程。 由於資源占用是互斥的,當某個進程提出申請資源後,使得有關進程在無外力協助下,永遠分配不到必需的資源而無 ...


死鎖

 是指兩個或兩個以上的進程在執行過程中,因爭奪資源而造成的一種互相等待的現象,若無外力作用,它們都將無法推進下去。此時稱系統處於死鎖狀態或系統產生了死鎖,這些永遠在互相等待的進程稱為死鎖進程。 由於資源占用是互斥的,當某個進程提出申請資源後,使得有關進程在無外力協助下,永遠分配不到必需的資源而無法繼續運行,這就產生了一種特殊現象:死鎖。”

雖然進程在運行過程中,可能發生死鎖,但死鎖的發生也必須具備一定的條件,死鎖的發生必須具備以下四個必要條件。

1)互斥條件:指進程對所分配到的資源進行排它性使用,即在一段時間內某資源只由一個進程占用。如果此時還有其它進程請求資源,則請求者只能等待,直至占有資源的進程用畢釋放。
2)請求和保持條件:指進程已經保持至少一個資源,但又提出了新的資源請求,而該資源已被其它進程占有,此時請求進程阻塞,但又對自己已獲得的其它資源保持不放。
3)不剝奪條件:指進程已獲得的資源,在未使用完之前,不能被剝奪,只能在使用完時由自己釋放。

4)環路等待條件:指在發生死鎖時,必然存在一個進程——資源的環形鏈,即進程集合{P0,P1,P2,···,Pn}中的P0正在等待一個P1占用的資源;P1正在等待P2占用的資源,……,Pn正在等待已被P0占用的資源。

理解了死鎖的原因,尤其是產生死鎖的四個必要條件,就可以最大可能地避免、預防和解除死鎖。所以,在系統設計、進程調度等方面註意如何不讓這四個必要條件成立,如何確定資源的合理分配演算法,避免進程永久占據系統資源。此外,也要防止進程在處於等待狀態的情況下占用資源,在系統運行過程中,對進程發出的每一個系統能夠滿足的資源申請進行動態檢查,並根據檢查結果決定是否分配資源,若分配後系統可能發生死鎖,則不予分配,否則予以分配。因此,對資源的分配要給予合理的規劃。
有序資源分配法
這種演算法資源按某種規則系統中的所有資源統一編號(例如印表機為1、磁帶機為2、磁碟為3、等等),申請時必須以上升的次序。系統要求申請進程:
1、對它所必須使用的而且屬於同一類的所有資源,必須一次申請完;
2、在申請不同類資源時,必須按各類設備的編號依次申請。例如:進程PA,使用資源的順序是R1,R2; 進程PB,使用資源的順序是R2,R1;若採用動態分配有可能形成環路條件,造成死鎖。
採用有序資源分配法:R1的編號為1,R2的編號為2;
PA:申請次序應是:R1,R2
PB:申請次序應是:R1,R2
這樣就破壞了環路條件,避免了死鎖的發生
銀行演算法
避免死鎖演算法中最有代表性的演算法是Dijkstra E.W 於1968年提出的銀行家演算法:
該演算法需要檢查申請者對資源的最大需求量,如果系統現存的各類資源可以滿足申請者的請求,就滿足申請者的請求。
這樣申請者就可很快完成其計算,然後釋放它占用的資源,從而保證了系統中的所有進程都能完成,所以可避免死鎖的發生。

 

活鎖(英文 livelock)

指事物1可以使用資源,但它讓其他事物先使用資源;事物2可以使用資源,但它也讓其他事物先使用資源,於是兩者一直謙讓,都無法使用資源。
所謂饑餓,是指如果事務T1封鎖了數據R,事務T2又請求封鎖R,於是T2等待。T3也請求封鎖R,當T1釋放了R上的封鎖後,系統首先批准了T3的請求,T2仍然等待。然後T4又請求封鎖R,當T3釋放了R上的封鎖之後,系統又批准了T4的請求......T2可能永遠等待,這就是饑餓。
活鎖有一定幾率解開。而死鎖(deadlock)是無法解開的。
避免活鎖的簡單方法是採用先來先服務的策略。當多個事務請求封鎖同一數據對象時,封鎖子系統按請求封鎖的先後次序對事務排隊,數據對象上的鎖一旦釋放就批准申請隊列中第一個事務獲得鎖


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