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3.8 死锁的检测与解除
3.8.1 死锁的检测
3.8.2 死锁的解除
3.8 死锁的检测与解除
如果在系统中,既不采取死锁预防措施,也未配有死锁避免算法,系统很可能会发生死锁。在这种情况下,系统应当提供两个算法:
① 死锁检测算法。该方法用于检测系统状态,以确定系统中是否发生了死锁。
② 死锁解除算法。当认定系统中已发生了死锁,利用该算法可将系统从死锁状态中解脱出来。
3.8.1 死锁的检测
为了能对系统中是否已发生了死锁进行检测,在系统中必须:① 保存有关资源的请求和分配信息;② 提供一种算法,它利用这些信息来检测系统是否已进入死锁状态。
1. 资源分配图(Resource Allocation Graph)
系统死锁,可利用资源分配图来描述。
该图是由一组结点N和一组边E所组成的一个对偶G = (N, E),它具有下述形式的定义和限制:
(1) 把N分为两个互斥的子集,即一组进程结点P={P1, P2, …, Pn}和一组资源结点R={R1, R2, …, Rn},N = P∪R。在图3-19所示的例子中,P = {P1, P2},R = {R1, R2},N = {R1, R2}∪{P1, P2}。
(2) 凡属于E中的一个边e∈E,都连接着P中的一个结点和R中的一个结点,e = {Pi, Rj}是资源请求边,由进程Pi指向资源Rj,它表示进程Pi请求一个单位的Rj资源。E = {Rj, Pi}是资源分配边,由资源Rj指向进程Pi,它表示把一个单位的资源Rj分配给进程Pi。图3-19中示出了两个请求边和两个分配边,即E = {(P1, R2), (R2, P2), (P2, R1), (R1, P1)}。
2.死锁定理
我们可以利用把资源分配图加以简化的方法(图3-19),来检测当系统处于S状态时,是否为死锁状态。简化方法如下:
(1) 在资源分配图中,找出一个既不阻塞又非独立的进程结点Pi。在顺利的情况下,Pi可获得所需资源而继续运行,直至运行完毕,再释放其所占有的全部资源,这相当于消去Pi的请求边和分配边,使之成为孤立的结点。在图3-20(a)中,将P1的两个分配边和一个请求边消去,便形成图(b)所示的情况。
(2) P1释放资源后,便可使P2获得资源而继续运行,直至P2完成后又释放出它所占有的全部资源,形成图(c)所示的情况,即将P2的两条请求边和一条分配边消去。
(3) 在进行一系列的简化后,若能消去图中所有的边,使所有的进程结点都成为孤立结点,则称该图是可完全简化的;若不能通过任何过程使该图完全简化,则称该图是不可完全简化的。
3.死锁检测中的数据结构
死锁检测中的数据结构类似于银行家算法中的数据结构:
(1) 可利用资源向量Available,它表示了m类资源中每一类资源的可用数目。
(2) 把不占用资源的进程(向量Allocation=0)记入L表中,即Li∪L。
(3) 从进程集合中找到一个Requesti≤Work的进程,做如下处理:① 将其资源分配图简化,释放出资源,增加工作向量Work =Work + Allocation i。② 将它记入L表中。
(4) 若不能把所有进程都记入L表中,便表明系统状态S的资源分配图是不可完全简化的。因此,该系统状态将发生死锁。
3.8.2 死锁的解除
1. 终止进程的方法
1) 终止所有死锁进程
这是一种最简单的方法,即是终止所有的死锁进程,死锁自然也就解除了,但所付出的代价可能会很大。因为其中有些进程可能已经运行了很长时间,已接近结束,一旦被终止真可谓“功亏一篑”,以后还得从头再来。还可能会有其它方面的代价,在此不再一一列举。
2) 逐个终止进程
稍微温和的方法是,按照某种顺序,逐个地终止进程,直至有足够的资源,以打破循环等待,把系统从死锁状态解脱出来为止。但该方法所付出的代价也可能很大。因为每终止一个进程,都需要用死锁检测算法确定系统死锁是否已经被解除,若未解除还需再终止另一个进程。另外,在采取逐个终止进程策略时,还涉及到应采用什么策略选择一个要终止的进程。选择策略最主要的依据是,为死锁解除所付出的“代价最小”。但怎么样才算是“代价最小”,很难有一个精确的度量。
2. 付出代价最小的死锁解除算法
一种付出代价最小的死锁解除算法如图3-21所示。