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【作業系統】

須知

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參考資料：《計算機作業系統》 湯小鳳 樑紅兵 哲鳳屏 湯子贏 編著

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死鎖概述

 死鎖定義

  死鎖是計算機中的一種狀態。會因為一些原因，導致程式阻塞，無法繼續執行。

產生死鎖的原因

  產生死鎖的兩個主要原因：競爭資源和程式推進不當。

產生死鎖的必要條件

  程式中產生死鎖，都會同時具有以下四個條件：
  1.互斥條件
  2.請求和保持條件
  3.不可搶佔條件
  4.迴圈等待條件

死鎖的處理方法

  通常處理死鎖的方式有三種：
  1.預防死鎖
  2.避免死鎖
  3.檢測和解除死鎖
  預防死鎖是再程式執行之前進行的處理方法。避免死鎖則是在程式執行中解決的。而檢測和解除死鎖則是在死鎖發生後的處理。

預防死鎖

  在程式執行之前，為了預防產生死鎖，我們只需要破壞死鎖產生的條件之一即可。
  常用的方法有：
  1.破壞「請求和保持」條件
  2.破壞「不可搶佔」條件
  3.破壞「迴圈等待」條件

避免死鎖

  在程式執行中，為了避免產生死鎖，我們會判斷系統的是否安全狀態，通過使用銀行家演演算法來求出安全序列來保證程式處理安全狀態，從而不會出現死鎖。
  銀行家演演算法舉例（注意此處表示有四類資源，每類資源的個數，而不是數位1622）：

Process	Allocation	Need	Avaliable
P0	0032	0012	1622
P1	1000	1750
P2	1354	2356
P3	0332	0652
P4	0014	0656

(1)該狀態是否安全？
(2)若程序P2提出請求Requset(1,2,2,2)後，系統能否將資源分配給它？

解：
(1)系統是安全的。
根據題意可以得出：

Process	Max（總共需要的資源量）	Allocation（目前已有的資源量）	Need （所需的資源量）	Avaliable （現有的資源量）
P0	0044	0032	0012	1622
P1	2750	1000	1750
P2	36 10 10	1354	2356
P3	0984	0332	0652
P4	066 10	0014	0656

據此表可以推出安全序列為{P0，P3，P1，P2，P4}
具體推理過程如下：
1.如果先對P0進行分配則：Av = 1622 - Need=1 6 2 2 - 0 0 1 2 = 1610
遍歷剩下的，1610不足以為下面的資源進行二次分配
程式P0執行完成，釋放資源Av = 1610 + Max = 1654
2.從頭開始遍歷未執行完的程式，通過比較當前Av和Need(if（Av>Need）進行分配；else 跳過)，不足以為P1進行分配，不足以為P2進行分配，足以為P3進行分配。
3.對P3進行分配：Av = 1654 - Need = 1002
遍歷剩下的，1002不足以為下面的資源進行二次分配
程式P3執行完成，釋放資源Av = 1002+Max = 1 9 8 6
4.從頭開始遍歷未執行完的程式，通過比較當前Av和Need(if（Av>Need）進行分配；
足以對P1進行分配。
5.對P1進行分配：Av = 19 8 6 - Need = 0236
遍歷剩下的，0236不足以未下面的資源進行二次分配
程式P1執行完成，釋放資源Av = 0236 + Max = 2986
6.從頭開始遍歷未執行完的程式，通過比較當前Av和Need(if（Av>Need）進行分配；
足以對P2進行分配。
7.對P2進行分配：Av = 2 9 8 6 - Need = 0630
遍歷剩下的，0630不足以未下面的資源進行二次分配
程式P2執行完成，釋放資源Av = 0630 + Max = 3 12 13 10
8.從頭開始遍歷未執行完的程式，通過比較當前Av和Need(if（Av>Need）進行分配；
足以對P4進行分配。
9.對P4進行分配：Av = 3 12 13 10 - Need = 3 6 8 4
遍歷剩下的，無可分配資源
程式P4執行完成，釋放資源Av = 3684 + Max = 3 12 14 14
10.執行完畢，序列為{P0，P3，P1，P2，P4}

(2)先為P2分配1，2，2，2資源之後，剩餘的資源量不足以為其他資源進行分配，同時P2資程式也未能執行完畢，不能釋放資源，造成死鎖，所以不能分配給它。

死鎖的檢測與解除

死鎖檢測的方法

  我們可以定時或者當資源利用率低的時候進行死鎖檢測。可以採用的方法有：
  資源分配圖（圖片來自網路，侵權刪除）

  其中圓圈代表程式；舉行代表資源；矩形中的○代表資源的個數。

  觀察P1，已有兩個資源，需要r2的一個資源，並且r2有且分配給P1了，所以P1釋放資源。

  P2有足夠的資源，執行完畢，釋放資源。
  此處的為：多資源、有環、無死鎖。具體的在死鎖定理裡面有提及。

死鎖定理

1. 如果每類資源只有一個，那麼形成環路之後，必定死鎖
2. 如果每類資源不只有一個，那麼形成環路之後，不一定死鎖
3. 死鎖的充分條件是：資源分配圖不可完全簡化。

死鎖解除的方法

  1.回退程序
  2.復原所有程序

後話

1. 首先給大家說一下，博主經常線上，如果有什麼問題或者想法，可以在下方評論，我會積極反饋的。
2. 其次還是要請大家能夠多多指出問題，我也會在評論區等候大家！
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