引言
本文爲第七篇，作業管理之死鎖，死鎖是計算機操作系統中非常重要的概念，本文主要介紹什麼是死鎖以及如何解決死鎖
死鎖
死鎖是指兩個或兩個以上的進程在執行過程中，由於競爭資源或者由於彼此通信而造成的一種阻塞現象，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爲死鎖進程
舉個例子：
如果這四輛汽車按照如圖的方向行駛，堵在十字路口，相互之間沒有退讓的話，這四輛汽車就形成了死鎖。
死鎖的產生
- 競爭資源
- 進程調度順序不當
競爭資源
爲什麼會出現競爭資源？
- 共享資源數量不滿足各個進程的需求
- 各個進程之間發生資源競爭導致死鎖
舉例：
假設有兩個進程：進程1和進程2，進程1需要使用傳真機，並且已經獲取到了傳真機資源。進程2需要獲取打印機，並且也獲取到了。如果此時進程2還需要傳真機的時候，或者進程1還需要打印機的時候，他們都需要等待請求的資源被釋放，但他們相互之間所佔用的資源又不會被釋放，因此就造成了死鎖的產生，這個就是由於競爭資源而產生的死鎖。如果此時多一個傳真機或者打印機資源，就不會出現死鎖，本質還是因爲資源不夠
進程調度順序不當
還是以上邊的進程1和進程2爲例，假設進程1申請傳真機資源爲步驟A，進程2申請打印機資源爲步驟B，進程2申請傳真機資源爲步驟C，進程1申請打印機資源爲步驟D。如果這兩個進程按照A、B、C、D的順序申請資源，就會產生死鎖。如果程序可以把調度順序改爲A、D、B、C，這個時候就不會出現死鎖的情況。因爲當進程1先獲得了傳真機資源，然後在獲取打印機資源，完成它的工作之後，進程1就會釋放這兩個資源。這個時候進程2就可以獲得打印機和傳真機資源了。這個就是因爲進程調度順序不當導致死鎖的產生
死鎖的四個必要條件
- 互斥條件
- 請求保持條件
- 不可剝奪條件
- 環路等待條件
如果只滿足上邊的一個或兩個的話，不會產生死鎖
互斥條件
- 進程對資源的使用是排他性的使用
- 某個資源只能由一個進程使用，其它需要使用該資源的進程只能等待，等待資源被釋放
請求保持條件
- 進程至少持有一個資源，又提出新的資源請求
- 新資源被佔用，請求被阻塞
- 被阻塞的進程不釋放自己所持有的資源
不可剝奪條件
- 進程獲得的資源在未完成使用前不能被剝奪(程序或操作系統均不可)
- 獲得的資源只能由進程自身釋放
環路等待條件
發生死鎖時，必然存在進程-資源環形鏈
P爲進程，R爲資源
死鎖的處理
預防死鎖的方法
前邊提到了死鎖的四個必要條件，只要破壞其中的一個或多個條件，就可以避免死鎖的出現
破壞請求保持條件
- 系統規定進程運行之前，一次性申請所有需要的資源
- 進程在運行期間不會提出資源請求，從而摒棄請求保持條件。也就不可能會因爲在運行的時候請求資源而導致等待的情況
破壞不可剝奪條件
- 當一個進程請求新的資源得不到滿足時，必須釋放佔有的資源
- 進程運行時佔有的資源可以被釋放，意味着可以被剝奪
破壞環路等待條件
- 可用資源線性排序，申請必須按照需要遞增申請
- 線性申請不再形成環路，從而摒棄了環路等待條件
假設有A、B、C、D、E這五個資源，按照線性順序將他們排起來，假設有一個進程需要A和D這兩個資源的時候，它必須先申請A，才能申請D，這樣就是線性申請
銀行家算法
銀行家算法是一個可操作的著名的避免死鎖的算法，以銀行借貸系統分配策略爲基礎的算法
- 假設客戶申請的貸款是有限的，每次申請需要聲明最大資金量
- 銀行家在能滿足貸款時，都應該給客戶貸款
- 客戶在使用貸款後，能夠及時歸還貸款
上邊是銀行家算法策略的一個基礎，下邊是具體過程：
這個算法要求有三個數據結構，分別是已分配資源表、所需資源表、可分配資源表
A、B、C、D爲可申請的共享資源，P1、P2、P3、P4爲需要申請資源的四個進程
已分配資源表
表中的數值表示的是每個進程它當前擁有的資源(如P1進程已分配了1個C資源和4個D資源)
所需資源表
表中的數值表示的是每個進程所需要各個資源的數量(如P1進程需要6個B資源、5個C資源和6個D資源)
可分配資源表
表中的數值表示的是系統裏邊還剩下的各種類型資源的數量
有了上邊的幾個數據結構的表格，就可以進行真實的演練了
(1)所需資源表減已分配資源表
這兩個數據結構相減，得到還需分配資源表，然後將還需分配資源表和可分配資源表進行對比
我們會發現，可分配資源表，不滿足進程P1的需求，因爲P1進程需要6個B資源、4個C資源、2個D資源，而可用的A、B、C、D資源分別只有1、5、2、0個，因此不滿足進程PA的需求。後邊的P2、P3、P4使用同樣的方法對比可發現，可分配資源表中的資源滿足P2的需求，不滿足P1、P3、P4的需求。因此，系統會把可分配的資源全部分發給P2，那麼這個P2進程就可以繼續的執行下去，等P2執行完之後，再歸還所有的資源，歸還之後，又可以將新的資源分配給別的進程。這個就是銀行家算法。(P1、P2、P3、P4可以看做貸款的人，數字代表貸款的錢)
在快速變化的技術中尋找不變，纔是一個技術人的核心競爭力。知行合一，理論結合實踐
