死锁概念
一组进程中，每个进程都无限等待被该组进程中另一进程所占有的资源，因而永远无法得到该资源，这种现象称为进程死锁(Deadlock)，这一组进程就称为死锁进程。
1、死锁产生的原因
- 竞争资源引起进程死锁（资源分配策略）（可剥夺和非剥夺资源）
- 进程推进顺序不当引起死锁
PS：关于死锁的一些结论：
- 参与死锁的进程最少是两个（两个以上进程才会出现死锁）
- 参与死锁的进程至少两个已经占有资源
- 参与死锁的所有进程都在等待资源
- 参与死锁的进程是当前系统中所有进程的子集
- 如果死锁发生，会浪费大量的系统资源，甚至导致系统崩溃
2、死锁的四个必要条件
- 互斥条件：设计的资源是非共享的
- 不可抢占条件：不能强行剥夺进程拥有的资源
- 请求和保持条件：进程在等待一新资源时继续占有已分配的资源
- 环路条件：存在一种进程的循环链，链中的每一个进程已获得的资源同时被下一个进程所请求
3、处理死锁的方法
- 预防死锁：通过设置某些限制条件，去破坏死锁四个必要条件中的一个或多个，来防止死锁。
- 避免死锁：不事先设置限制条件去破坏产生死锁的条件，而是在资源的动态分配过程中，用某种方法去防止系统进入不安全状态，从而避免死锁的发生。
- 检测死锁：允许死锁发生，但可通过检测机构及时检测出死锁的发生，并精确确定与死锁有关的进程和资源，然后采取适当措施，将系统中已发生的死锁清除掉。
- 解除死锁：与检测死锁相配套，用于将进程从死锁状态解脱出来。常用的方法是撤消或挂起一些进程。以回收一些资源，再将它们分配给处于阻塞状态的进程，使之转为就绪状态
4、避免死锁——银行家算法
- 可利用资源向量Available。它是一个含有 m个元素的数组，其中每个元素代表一类 可利用资源的数目。
- 最大需求矩阵Max。n*m矩阵，表示n个进程的每一个对m类资源的最大需求。
- 分配矩阵Allocation 。n*m矩阵，表示每个进程已分配的每类资源的数目。
- 需求矩阵Need 。n*m矩阵，表示每个进程还需要各类资源数。
银行家算法步骤：
当进程Pi提出资源申请时，执行下列步骤：
（1）若Requesti[j]≤Need[i,j],转（2）；否则错误返回
（2）若Requesti[j] ≤Available[j],
转（3）；否则进程等待
（3）假设系统分配了资源，则有：
Available [j] :=Available [j] -Requesti[j];
Allocation[i,j]:=Allocation[i,j]+Requesti[j];
Need[i,j]:=Need[i,j]-Requesti[j]
（4）执行安全性算法。
若系统新状态是安全的，则完成分配；
若系统新状态是不安全的，则恢复原状态，进程等待
安全性算法步骤：
(1) Work[j]:=Available[j];
Finish[i]:=false;(2) 寻找满足下列条件的i：
a). Finish[i]=false;
b). Need[i,j]≤Work[j];
如果不存在，则转(4)
(3) Work[j] :=Work[j]+Allocation[i,j];
Finish[i]:=true;
转(2)
(4) 若对所有i,Finish[i]=true,则系统处于安全状态，否则处于不安全状态
可得： Need[i,j]= Max[i,j]- Allocation[i,j]
例：
设系统有五个进程和三类资源，每类资源分别有10、5、7。在T0时刻资源分配情况如下：
T0时刻可以找到一个安全序列<P1, P3, P4, P2, P0>，系统是安全的。
P1发出请求Request(1,0,2)，执行银行家算法
可以找到一个安全序列{P1,P3,P4,P0,P2}，系统是安全的，可以将P1请求资源分配给它。
若是：P4发出请求Request(3,3,0), 执行银行家算法
Available=（2 3 0）
不能通过算法第2步（ Requesti[j]≤Available[j] ），所以P4等待。
例：如下：若P0发出请求Request(0,2,0)，执行银行家算法
Available{2,1,0}已不能满足任何进程需要，所以系统进入不安全状态，P0的请求不能分配。
练习题：有三类资源A(17)、B(5)、C(20)。有5个进程P1~P5。T0时刻系统状态如下：
问:
(1)、T0时刻是否为安全状态，给出安全系列。
(2)、T0时刻，P2: Request(0,3,4)，能否分配，为什么？
(3)、在(2)的基础上P4：Request(2,0,1)，能否分配，为什么？
(4)、 在(3)的基础上P1：Request(0,2,0)，能否分配，为什么？
解：(1) T0时刻的出安全系列
先求出Need和Work
(2) P2: Request(0,3,4)
因（Available =2 3 3）< Request(0,3,4) 所以不能分配。
(3) P4：Request(2,0,1) Available =2 3 3
有安全序列P4 P5 P3 P2 P1 可以分配
(4) P1：Request(0,2,0)
0 1 2 已不能满足任何进程的需要，不能分配