死鎖: Deadlock

各併發程序彼此互相等待對方所擁有的資源，且這些併發程序在得到對方的資源之前不會釋放自己所擁有的資源。從而造成大家都想得到資源而又都得不到資源，各併發程序不能繼續向前推進的狀態。

死鎖與飢餓

飢餓（Starvation）指一個程序一直得不到資源。

死鎖和飢餓都是由於程序競爭資源而引起的。飢餓一般不佔有資源，死鎖程序一定佔有資源。

資源的型別

可重用資源和消耗性資源

可重用資源（永久性資源）

可被多個程序多次使用，如所有硬體。

• 只能分配給一個程序使用，不允許多個程序共享。
• 程序在對可重用資源的使用時，須按照請求資源、使用資源、釋放資源這樣的順序。
• 系統中每一類可重用資源中的單元數目是相對固定的，程序在執行期間，既不能建立，也不能刪除。

消耗性資源（臨時性資源）

是在程序執行期間，由程序動態的建立和消耗的。

• 消耗性資源在程序執行期間是可以不斷變化的，有時可能為 0；
• 程序在執行過程中，可以不斷地創造可消耗性資源的單元，將它們放入該資源類的緩衝區中，以增加該資源類的單元數目。
• 程序在執行過程中，可以請求若干個可消耗性資源單元，用於程序自己消耗，不再將它們返回給該資源類中。可消耗資源通常是由生產者程序建立，由消費者程序消耗。最典型的可消耗資源是用於程序間通訊的訊息。

可搶佔資源和不可搶佔資源

可搶佔資源

可搶佔資源指某程序在獲得這類資源後，該資源可以再被其他程序或系統搶佔。對於這類資源是不會引起死鎖的。

CPU 和記憶體均屬於可搶佔性資源。

不可搶佔資源

一旦系統把某資源分配給該程序後，就不能將它強行收回，只能在程序用完後自行釋放。

印表機等屬於不可搶佔性資源。

計算機系統中的死鎖

死鎖是多個程序在執行過程中因爭奪資源而造成的一種僵局（Deadly-Embrace) ) ，若無外力作用，這些程序都將無法向前推進。

死鎖產生的原因

• 競爭不可搶佔資源引起死鎖
• 競爭可消耗資源引起死鎖
• 程序間推進順序不當引起死鎖

競爭不可搶佔資源引起死鎖

競爭可消耗資源引起死鎖（以程序間通訊為例）

程序間推進順序不當引起死鎖

死鎖的定義

死鎖是指兩個或兩個以上的程序在執行過程中，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，這些永遠在互相等待的程序稱為死鎖程序。

關於死鎖的一些結論：

• 參與死鎖的程序數至少為兩個
• 參與死鎖的所有程序均等待資源
• 參與死鎖的程序至少有兩個已經佔有資源
• 死鎖程序是系統中當前程序集合的一個子集

死鎖會浪費大量系統資源，甚至導致系統崩潰。

產生死鎖的必要條件

• 互斥條件：程序對所分配到的資源進行排它性使用。
• 請求和保持條件：程序已經保持了至少一個資源，但又提出了新的資源請求，而該資源已被其它程序佔有，此時請求程序被阻塞，但對自己已獲得的資源保持不放。
• 不可剝奪條件：程序已獲得的資源，在未使用完之前不能被搶佔，只能在程序使用完時由自己釋放。
• 環路等待條件：指在發生死鎖時，必然存在一個程序
  -資源的迴圈鏈，即程序集合 P0，P1，P2， …，Pn 中的P0，正在等待一個 P1 佔用的資源，P1 正在等待 P2 佔用的資源， ……，Pn 正在等待已被 P0 佔用的資源。

處理死鎖的方法

• 鴕鳥方法：對死鎖視而不見，即忽略死鎖。
• 預防死鎖：通過設定某些限制條件，去破壞產生死鎖的四個必要條件中的一個或幾個條件，來防止死鎖的發生。
• 避免死鎖：在資源的動態分配過程中，用某種方法去防止系統進入不安全狀態，從而避免死鎖的發生。
• 檢測死鎖：允許系統在執行過程中發生死鎖，但可設定檢測機構及時檢測死鎖的發生，並採取適當措施加以清除。
• 解除死鎖：當檢測出死鎖後，便採取適當措施將程序從死鎖狀態中解脫出來。