OS-04-2死锁
操作系统实验报告利用银行家算法避免死锁
计算机操作系统实验报告 题目利用银行家算法避免死锁 一、实验目的： 1、加深了解有关资源申请、避免死锁等概念，并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。 2、要求编写和调试一个系统动态分配资源的简单模拟程序，观察死锁产生的条件，并采用银行家算法，有效的防止和避免死锁的发生。 二、实验内容： 用银行家算法实现资源分配： 设计五个进程{p0,p1,p2,p3,p4}共享三类资源{A,B,C}的系统，例如，{A,B,C}的资源数量分别为10，5，7。进程可动态地申请资源和释放资源，系统按进程的申请动态地分配资源，要求程序具有显示和打印各进程的某一个时刻的资源分配表和安全序列；显示和打印各进程依次要求申请的资源号以及为某进程分配资源后的有关资源数据。 三、问题分析与设计： 1、算法思路： 先对用户提出的请求进行合法性检查，即检查请求是否大于需要的，是否大于可利用的。若请求合法，则进行预分配，对分配后的状态调用安全性算法进行检查。若安全，则分配；若不安全，则拒绝申请，恢复到原来的状态，拒绝申请。 2、银行家算法步骤： （1）如果Requesti＜or =Need,则转向步骤(2)；否则，认为出错，因
为它所需要的资源数已超过它所宣布的最大值。 （2）如果Request＜or=Available,则转向步骤（3）；否则，表示系统中尚无足够的资源，进程必须等待。 （3）系统试探把要求的资源分配给进程Pi,并修改下面数据结构中的数值： Available=Available-Request[i]; Allocation=Allocation+Request; Need=Need-Request; (4)系统执行安全性算法，检查此次资源分配后，系统是否处于安全状态。 3、安全性算法步骤： （1）设置两个向量 ①工作向量Work。它表示系统可提供进程继续运行所需要的各类资源数目，执行安全算法开始时，Work=Allocation; ②布尔向量Finish。它表示系统是否有足够的资源分配给进程，使之运行完成，开始时先做Finish[i]=false，当有足够资源分配给进程时，令Finish[i]=true。 （2）从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程： ①Finish[i]=false ②Need Sqlcode -244 死锁问题解决 版本说明 事件日期作者说明 创建09年4月16日Alan 创建文档 一、分析产生死锁的原因 这个问题通常是因为锁表产生的。要么是多个用户同时访问数据库导致该问题，要么是因为某个进程死了以后资源未释放导致的。 如果是前一种情况，可以考虑将数据库表的锁级别改为行锁，来减少撞锁的机会；或在应用程序中，用set lock mode wait 3这样的语句，在撞锁后等待若干秒重试。 如果是后一种情况，可以在数据库端用onstat -g ses/onstat -g sql/onstat -k等命令找出锁表的进程，用onmode -z命令结束进程；如果不行，就需要重新启动数据库来释放资源。 二、方法一 onmode -u 将数据库服务器强行进入单用户模式，来释放被锁的表。注意：生产环境不适合。 三、方法二 1、onstat -k |grep HDR+X 说明：HDR+X为排他锁，HDR 头，X 互斥。返回信息里面的owner项是正持有锁的线程的共享内存地址。 2、onstat -u |grep c60a363c 说明：c60a363c为1中查到的owner内容。sessid是会话标识符编号。 3、onstat -g ses 20287 说明：20287为2中查到的sessid内容。Pid为与此会话的前端关联的进程标识符。 4、onstat -g sql 20287 说明：20287为2中查到的sessid内容。通过上面的命令可以查看执行的sql语句。 5、ps -ef |grep 409918 说明：409918为4中查到的pid内容。由此，我们可以得到锁表的进程。可以根据锁表进程的重要程度采取相应的处理方法。对于重要且该进程可以自动重联数据库的进程，可以用onmode -z sessid的方法杀掉锁表session。否则也可以直接杀掉锁表的进程 kill -9 pid。 四、避免锁表频繁发生的方法 4.1将页锁改为行锁 1、执行下面sql语句可以查询当前库中所有为页锁的表名： select tabname from systables where locklevel='P' and tabid > 99 2、执行下面语句将页锁改为行锁 alter table tabname lock mode(row) 4.2统计更新 UPDATE STATISTICS; 4.3修改数据库配置onconfig OPTCOMPIND参数帮助优化程序为应用选择合适的访问方法。 ?如果OPTCOMPIND等于0，优化程序给予现存索引优先权，即使在表扫描比较快时。 ?如果OPTCOMPIND设置为1，给定查询的隔离级设置为Repeatable Read时，优化程序才使用索引。 ?如果OPTCOMPIND等于2，优化程序选择基于开销选择查询方式。，即使表扫描可以临时锁定整个表。 *建议设置：OPTCOMPIND 0 # To hint the optimizer 五、起停informix数据库 停掉informix数据库 onmode -ky 启动informix数据库 oninit 注意千万别加-i参数，这样会初始化表空间，造成数据完全丢失且无法挽回。 数据库死锁问题总结 1、死锁（Deadlock） 所谓死锁：是指两个或两个以上的进程在执行过程中，因争夺资源而造 成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系 统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。由于资源占用是互斥的，当某个进程提出申请资源后，使得有关进程在无外力 协助下，永远分配不到必需的资源而无法继续运行，这就产生了一种特殊现象 死锁。一种情形，此时执行程序中两个或多个线程发生永久堵塞（等待），每 个线程都在等待被其他线程占用并堵塞了的资源。例如，如果线程A锁住了记 录1并等待记录2，而线程B锁住了记录2并等待记录1，这样两个线程就发 生了死锁现象。计算机系统中,如果系统的资源分配策略不当，更常见的可能是 程序员写的程序有错误等，则会导致进程因竞争资源不当而产生死锁的现象。 锁有多种实现方式，比如意向锁，共享－排他锁，锁表，树形协议，时间戳协 议等等。锁还有多种粒度，比如可以在表上加锁，也可以在记录上加锁。(回滚 一个，让另一个进程顺利进行) 产生死锁的原因主要是： （1）系统资源不足。 （2）进程运行推进的顺序不合适。 （3）资源分配不当等。 如果系统资源充足，进程的资源请求都能够得到满足，死锁出现的可能 性就很低，否则就会因争夺有限的资源而陷入死锁。其次，进程运行推进顺序 与速度不同，也可能产生死锁。 产生死锁的四个必要条件： （1）互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。 （2）请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。 破解：静态分配(分配全部资源) （3）不剥夺条件:进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。 破解：可剥夺 （4）循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。 破解：有序分配 这四个条件是死锁的必要条件，只要系统发生死锁，这些条件必然成立，而只要上述条件之一不满足，就不会发生死锁。 死锁的预防和解除： 第五章死锁练习题 (一)单项选择题 1．系统出现死锁的根本原因是( )。 A．作业调度不当B．系统中进程太多C．资源的独占性D．资源管理和进程推进顺序都不得当 2．死锁的防止是根据( )采取措施实现的。 A．配置足够的系统资源B．使进程的推进顺序合理 C．破坏产生死锁的四个必要条件之一D．防止系统进入不安全状态 3．采用按序分配资源的策略可以防止死锁．这是利用了使( )条件不成立。 A．互斥使用资源B循环等待资源C．不可抢夺资源D．占有并等待资源 4．可抢夺的资源分配策略可预防死锁，但它只适用于( )。 A．打印机B．磁带机C．绘图仪D．主存空间和处理器 5．进程调度算法中的( )属于抢夺式的分配处理器的策略。 A．时间片轮转算法B．非抢占式优先数算法C．先来先服务算法D．分级调度算法 6．用银行家算法避免死锁时，检测到( )时才分配资源。 A．进程首次申请资源时对资源的最大需求量超过系统现存的资源量 B．进程己占用的资源数与本次申请资源数之和超过对资源的最大需求量 C．进程已占用的资源数与本次申请的资源数之和不超过对资源的最大需求量，且现存资源能满足尚需的最大资源量 D进程已占用的资源数与本次申请的资源数之和不超过对资源的最大需求量，且现存资源能满足本次申请量，但不能满足尚需的最大资源量 7．实际的操作系统要兼顾资源的使用效率和安全可靠，对资源的分配策略，往往采用( )策略。 A死锁的防止B．死锁的避免C．死锁的检测D．死锁的防止、避免和检测的混合 (二)填空题 1．若系统中存在一种进程，它们中的每一个进程都占有了某种资源而又都在等待其中另一个进程所占用的资源。这种等待永远不能结束,则说明出现了______。 2．如果操作系统对______或没有顾及进程______可能出现的情况，则就可能形成死锁。 3．系统出现死锁的四个必要条件是：互斥使用资源，______，不可抢夺资源和______。 4．如果进程申请一个某类资源时，可以把该类资源中的任意一个空闲资源分配给进程，则说该类资源中的所有资源是______。 5．如果资源分配图中无环路，则系统中______发生。 6．为了防止死锁的发生，只要采用分配策略使四个必要条件中的______。 7．使占有并等待资源的条件不成立而防止死锁常用两种方法：______和______. 8静态分配资源也称______，要求每—个进程在______就申请它需要的全部资源。 9．释放已占资源的分配策略是仅当进程______时才允许它去申请资源。 10．抢夺式分配资源约定，如果一个进程已经占有了某些资源又要申请新资源，而新资源不能满足必须等待时、系统可以______该进程已占有的资源。 11．目前抢夺式的分配策略只适用于______和______。 12．对资源采用______的策略可以使循环等待资源的条件不成立。 13．如果操作系统能保证所有的进程在有限的时间内得到需要的全部资源，则称系统处于______。14．只要能保持系统处于安全状态就可______的发生。 15．______是一种古典的安全状态测试方法。 16．要实现______，只要当进程提出资源申请时，系统动态测试资源分配情况，仅当能确保系统安全时才把资源分配给进程。 4.4 调度与死锁自测题 4.4.1 基本题 一、判断题(正确的在括号中记√,错误的记×) 1.死锁就是循环等待。 ( ) 2.最适合分时系统的进程调度算法是优先数法。（） 3.不存在只涉及一个进程的死锁。 ( ) 4. 在分时系统中当用户数一定时，影响响应时间的主要因素是调度算法。( ) 5.若系统中每一资源类只有一个,只要系统存在任何环路,系统状态就是不安全的。 ( ) 6.多级反馈调度算法属于抢占调度方式。（） 7.死锁是多个进程为竞争系统资源或彼此间通信而引起的一种临时性的阻塞现象。 ( ) 8.在引入线程的系统中进程程调度负责CPU的分配工作。（） 9.当进程数大于资源数时,进程竞争资源一定会产生死锁。（） 10.实时调度的关键是保证满足实时任务对截止时间的要求。（） 1. Χ 2. Χ 3.√ 4. Χ 5.√ 6. √ 7. Χ 8. Χ 9. Χ 10. √ 二、选择题 1.在三种基本类型的操作系统中,都设置了进程调度,在批处理系统中还应设置______调度。 A.作业 B.进程 C.中级 D.多处理机 2.下列算法中,_______只能采用非抢占调度方式。 A．高优先权优先法 B.时间片轮转法 C.FCFS调度算法 D.短作业优先算法 3.下面关于优先权大小的论述中,正确的论述是_____________。 A.计算型作业的优先权,应高于I/O型作业的优先权。 B.用户进程的优先权,应高于系统进程的优先权。 C.资源要求多的作业,其优先权应高于资源要求少的作业。 D.在动态优先权时,随着进程执行时间的增加,其优先权降低。 4.最适合分时系统的进程调度算法是______。 A、FCFS B、SSJF C、优先数法 D、轮转法 5.在分时系统中当用户数一定时，影响响应时间的主要因素是_____。 A、时间片 B、调度算法 C、存储分配方式 D、作业的大小 6.采用“按序分配”策略，可以破坏死锁产生的条件是______。 A、互斥 B、请求和保持 C、非剥夺 D、环路等待 7.下述解决死锁的方法中,属于死锁预防策略的是____________。 A.银行家算法 B.资源有序分配法 C.资源分配图化简法 D.撤消进程法 8.从下面关于安全状态和非安全状态的论述中,正确的论述是________。 A.安全状态是没有死锁的状态,非去全状态是有死锁的状态。 B.安全状态是可能有死锁的状态,非安全状态也是可能有死锁的状态。 C.安全状态是可能没有死锁的状态,非安全状态是有死锁的状态。 D.安全状态是没有死锁的状态,非安全状态是可能有死锁的状态。 9.关于产生死锁的现象,下面的描述最准确是__________。 A.每个进程共享某一个资源 B.每个进程竞争某一个资源 C.每个进程等待着某一个不能得到且不可释放的资源 分析linux系统中死锁处理策略 摘要：介绍了死锁的概念、预防、必要条件及linux处理死锁的策略，并对银行家算法进行分析。 关键字：死锁，linux，银行家算法 1.死锁的概念 死锁(Deadlock)是若干进程因系统资源有限且操作不当而造成的带有全局危害性的现象。我们考虑下面这个例子：设系统中只有一台打印机和一台读卡机，它们被进程A和进程B共用。这两台物理设备的特性决定了对它们的使用方式必须是顺序的，即一个进程用完了，另一个进程才能用。进程A和B各自对资源的申请使用情况如下： A：申请读卡机 B：申请打印机 申请打印机申请读卡机 使用读卡机使用打印机 使用打印机使用读卡机 释放读卡机释放打印机 释放打印机释放读卡机 由于进程并行工作，就可能出现这样的执行序列： A：申请读卡机 B：申请打印机 A：申请打印机 B：申请读卡机 所谓死锁就是指在一个进程集合中的每个进程，都在等待仅由该集合中的另一进程才能引发的事件，而无限期地僵持下去的局面。 2.死锁的四个必要条件 互斥条件（Mutual exclusion）：资源不能被共享，只能由一个进程使用。 请求与保持条件（Hold and wait）：已经得到资源的进程可以再次申请新的资源。 非剥夺条件（No pre-emption）：已经分配的资源不能从相应的进程中被强制地剥夺。 循环等待条件（Circular wait）：系统中若干进程组成环路，改环路中每个进程都在等待相邻进程正占用的资源。 3.死锁的预防 1. 破坏互斥的条件 非共享的资源必定具有互斥的条件。例如，一台打印机不能同时被多个进程所共享。 2. 破坏占有且等待的条件 为了使系统中从来不会出现占有且等待的情况，我们要保证无论在什么时候，一个进程都可申请到它没有占有的任何其他资源。 两种策略也有如下缺点： （1）在许多情况下，一个进程在执行之前不可能知道它所需要的全部资源。 （2）资源利用率低。 （3）降低了进程的并发性。 （4）可能出现有的进程总得不到运行的状况（“饥饿”）。 3. 破坏非抢占的条件 产生死锁的第三个必要条件是对已分配资源的非抢占式分配。为破坏这个条件，可采用下述隐式抢占方式：如果一个进程占有某些资源，它还要申请另外的资源，而后者又被别的进程所占有，不能立即分给它，该进程就一定处于等待状态。 4. 破坏循环等待的条件 为了使循环等待的条件从不出现，一种方法是实行资源有序分配策略，即把全部资源事先按类编号，然后依序分配，使得进程在申请、占用资源时不会构成环路，从而不会产生死锁。 4.处理死锁的策略 1.忽略该问题。例如鸵鸟算法，该算法可以应用在极少发生死锁的的情况下。为什么叫鸵鸟算法呢，因为传说中鸵鸟看到危险就把头埋在地底下，可能鸵鸟觉得看不到危险也就没危险了吧。跟掩耳盗铃有点像。 2.检测死锁并且恢复。 3.仔细地对资源进行动态分配，以避免死锁。 4.通过破除死锁四个必要条件之一，来防止死锁产生。 检测死锁的代价很大。所有Linux对死锁不作任何处理,这是因为基于成本的考虑选择鸵鸟算法。 5.银行家算法 众所周知，避免死锁的著名算法叫做“银行家算法(Banker’s 模拟通过银行家算法避免死锁 一、银行家算法产生的背景及目的 1 ：在多道程序系统中，虽然节奏、虽然借助于多个进程的并发执行来改善系统的利用率，提高系统的吞吐量，但可能发生一种危险—死锁。，死锁就是多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种僵局状态时，如无外力作用，他们将无法再向前进行，如再把信号量作为同步工具时，多个 Wait 和 Signal 操作顺序不当，会产生进程死锁。然而产生死锁的必要条件有互斥条件，请求和保持条件，不剥夺条件和环路等待条件。在预防死锁的几种方法中，都施加了较强的限制条件，在避免死锁的方法中，所施加的条件较弱，有可能获得令人满意的系统性能。在该方法中把系统的状态分为安全状态和不安全状态，只要能使系统都处于安全状态，便可避免死锁。 2：实验目的：让学生独立的使用编程语言编写和调试一个系统分配资源的简单模拟程序，了解死锁产生的原因及条件。采用银行家算法及时避免死锁的产生，进一步理解课堂上老师讲的相关知识点。银行家算法是从当前状态出发，逐个按安全序列检查各客户中谁能完成其工作，然后假定其完成工作且归还全部贷款，再进而检查下一个能完成工作的客户。如果所有客户都能完成工作，则找到一个安全序列，银行家才是安全的。 二：银行家算法中的数据结构 1 :可利用资源向量Available。这是一个含有m个元素的数组，其中的每个元素代表一类可利用的资源数目，其初始值是系统中所配置的该类全部可用资源的数目，其数值随该类资源的分配和回收而动态的改变。如果 Available[j]=k ， z 则表示系统中现有 Rj 类资源 K 个。 2 :最大需求矩阵Max这是一个n*m的矩阵，它定义了系统中n个进程中的每一个进程对m类资源的最大需求。如果 Max[i,j]=k ，表示第i个进程需要第Rj 类资源的最大数目k个. 3:分配矩阵Allocation, 也是n*m的矩阵，若 Allocation[i,j]=k, 表示第i 个进程已分配Rj类资源的数目为k个。 4 :需求矩阵Neec。也是一个n*m的矩阵，Need[i,j]=k, 表示第i个进程还需 Rj 类资源 k 个。 三、银行家算法及安全性算法 1 :银行家算法 设 Request[i] 是进程 Pi 的请求向量，若 Request[i][j]=k; 表示进程需要 j 类资源k个。当Pi发出资源请求时，系统按下属步骤进行检查； (1) 如果 Request[i][j]<=Need[i][j]; 便转向步骤( 2)，否则认为出错，因为它所需 要的资源数已超过他所宣布的最大值。 (2) 如果 Request[i][j]<=Available[i][j], 便转向步骤( 3)，否则认为尚无足 够资源，进程需等待。 计算机操作系统习题答 案 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT 第一章操作系统概论 1.单项选择题 ⑴ B; ⑵ B; ⑶ C; ⑷ B; ⑸ C; ⑹ B; ⑺ B；⑻ D；⑼ A；⑽ B； 2.填空题 ⑴操作系统是计算机系统中的一个最基本的系统软件，它管理和控制计算机系统中的各种系统资源； ⑵如果一个操作系统兼有批处理、分时和实时操作系统三者或其中两者的功能，这样的操作系统称为多功能（元）操作系统； ⑶没有配置任何软件的计算机称为裸机； ⑷在主机控制下进行的输入/输出操作称为联机操作； ⑸如果操作系统具有很强交互性，可同时供多个用户使用，系统响应比较及时，则属于分时操作系统类型；如果OS可靠，响应及时但仅有简单的交互能力，则属于实时操作系统类型；如果OS在用户递交作业后，不提供交互能力，它所追求的是计算机资源的高利用率，大吞吐量和作业流程的自动化，则属于批处理操作系统类型； ⑹操作系统的基本特征是：并发、共享、虚拟和不确定性； ⑺实时操作系统按应用的不同分为过程控制和信息处理两种； ⑻在单处理机系统中，多道程序运行的特点是多道、宏观上并行和微观上串行。 第二章进程与线程 1.单项选择题 ⑴ B；⑵ B；⑶ A C B D; ⑷ C; ⑸ C; ⑹ D; ⑺ C; ⑻ A; ⑼ C; ⑽ B; ⑾ D; ⑿ A; ⒀ D; ⒁ C; ⒂ A; 2.填空题 ⑴进程的基本状态有执行、就绪和等待（睡眠、阻塞）； ⑵进程的基本特征是动态性、并发性、独立性、异步性及结构性； ⑶进程由控制块（PCB）、程序、数据三部分组成，其中PCB是进程存在的唯一标志。而程序部分也可以为其他进程共享； ⑷进程是一个程序对某个数据集的一次执行； ⑸程序并发执行与顺序执行时相比产生了一些新特征，分别是间断性、失去封闭性和不可再现性； ⑹设系统中有n（n>2）个进程，且当前不在执行进程调度程序，试考虑下述4种情况： ①没有运行进程，有2个就绪进程，n个进程处于等待状态； ②有一个运行进程，没有就绪进程，n-1个进程处于等待状态； ③有1个运行进程，有1个等待进程，n-2个进程处于等待状态； ④有1个运行进程，n-1个就绪进程，没有进程处于等待状态； 上述情况中不可能发生的情况是①； ⑺在操作系统中引入线程的主要目的是进一步开发和利用程序内部的并行性； ⑻在一个单处理系统中，若有5个用户进程，且假设当前时刻为用户态，则处于就绪状态的用户进程最多有4个，最少0个； 死锁练习题 (一)单项选择题 l系统出现死锁的根本原因是( )。 A．作业调度不当 B．系统中进程太多 C．资源的独占性 D．资源管理和进程推进顺序都不得当 2．死锁的防止是根据( )采取措施实现的。 A．配置足够的系统资源 B．使进程的推进顺序合理 C．破坏产生死锁的四个必要条件之一 D．防止系统进入不安全状态 3．采用按序分配资源的策略可以防止死锁．这是利用了使( )条件不成立。 A．互斥使用资源 B循环等待资源 c．不可抢夺资源 D．占有并等待资源 4．可抢夺的资源分配策略可预防死锁，但它只适用于( )。A．打印机 B．磁带机 c．绘图仪 D．主存空间和处理器 5．进程调度算法中的( )属于抢夺式的分配处理器的策略。A．时间片轮转算法 B．非抢占式优先数算法 c．先来先服务算法 D．分级调度算法 6．用银行家算法避免死锁时，检测到( )时才分配资源。 A．进程首次申请资源时对资源的最大需求量超过系统现存的资源量 B．进程己占用的资源数与本次申请资源数之和超过对资源的最大需求量 c．进程已占用的资源数与本次申请的资源数之和不超过对资源的最大需求量，且现存资源能满足尚需的最大资源量 D进程已占用的资源数与本次申请的资源数之和不超过对资源的最大需求量，且现存资源能满足本次申请量，但不能满足尚需的最大资源量 7．实际的操作系统要兼顾资源的使用效率和安全可靠，对资源的分配策略，往往采用 ( )策略。 A死锁的防止 B．死锁的避免 c．死锁的检测 D．死锁的防止、避免和检测的混合(一)单项选择题 1．D 2．C 3．B 4．D 5．A 6 C 7 D (二)填空题 l若系统中存在一种进程，它们中的每一个进程都占有了某种资源而又都在等待其中另一个进程所占用的资源。这种等待永远不能结束,则说明出现了______。 2．如果操作系统对 ______或没有顾及进程______可能出现的情况，则就可能形成死锁。3．系统出现死锁的四个必要条件是：互斥使用资源，______，不可抢夺资源和______。 4．如果进程申请一个某类资源时，可以把该类资源中的任意一个空闲资源分配给进程，则说该类资源中的所有资源是______。 5．如果资源分配图中无环路，则系统中______发生。 6．为了防止死锁的发生，只要采用分配策略使四个必要条件中的______。 7．使占有并等待资源的条件不成立而防止死锁常用两种方法：______和______. 8静态分配资源也称______，要求每—个进程在______就申请它需要的全部资源。 9．释放已占资源的分配策略是仅当进程______时才允许它去申请资源。 10抢夺式分配资源约定，如果一个进程已经占有了某些资源又要申请新资源，而新资源不能满足必须等待时、系统可以______该进程已占有的资源。 11．目前抢夺式的分配策略只适用于______和______。 12．对资源采用______的策略可以使循环等待资源的条件不成立。 13．如果操作系统能保证所有的进程在有限的时间内得到需要的全部资源，则称系统处于______。 14．只要能保持系统处于安全状态就可______的发生。 15．______是一种古典的安全状态测试方法。 16．要实现______，只要当进程提出资源申请时，系统动态测试资源分配情况，仅当能确保系统安全时才把资源分配给进程。 17．可以证明,M个同类资源被n个进程共享时，只要不等式______成立,则系统一定不会发生死锁，其中x为每个进程申请该类资源的最大量。 18．______对资源的分配不加限制，只要有剩余的资源，就可把资源分配给申请者。 19．死锁检测方法要解决两个问题，一是______是否出现了死锁，二是当有死锁发生时怎样去______。 20．对每个资源类中只有一个资源的死锁检测程序根据______和______两张表中记录的资源情况，把进程等待资源的关系在矩阵中表示出 2010年第12期吉林省教育学院学报 N o .12,2010 第26卷J O U R N A LO FE D U C A T I O N A LI N S T I T U T EO FJ I L I NP R O V I N C E V o l .26(总240期) T o t a l N o .240 收稿日期:2010—07—25作者简介:哈森格日乐,女,内蒙古兴安盟广播电视大学,讲师。研究方向:计算机应用。 操作系统中死锁与死机现象的教学比较 哈森格日乐 (内蒙古兴安盟广播电视大学,内蒙古兴安盟137400) 摘要:死锁是计算机操作系统中的一个突出问题。死锁与死机是两个不同又有关联的概念。本文从死锁与死机的概念、 产生的原因及排除三个方面进行了比较论述。 关键词:死锁;死机;进程中图分类号:G 642.0 文献标识码:A 文章编号:1671—1580(2010)12—0071—02 操作系统中的死锁可定义为:各并发进程彼此互相等待对方所拥有的资源,且这些并发进程在得到对方的资源之前不会释放自己所拥有的资源。从而造成大家都想得到资源而又都得不到资源,各并发进程不能继续向前推进的状态。它是操作系统核心在内部管理和控制的调度设计中造成系统无法继续运行的“死机”现象。 一、产生死锁与“死机”的原因(一)死锁的起因及必要条件 死锁的起因是并发进程的资源竞争。产生死锁的根本原因在于系统提供的资源个数少于并发进程所要求的该类资源数。显然,由于资源的有限性,不可能为所有要求资源的进程无限制地提供资源。但是,可以采用适当的资源分配算法,以达到消除死锁的目的。然而要达到消除死锁的目的必须了解产生死锁的必要条件。这个我们从死锁的概念就可以得到。1.互斥条件。并发进程所要求和占有的资源是不能同时被两个以上进程使用或操作的,进程对它所需要的资源进行排他性控制;2.不剥夺条件。进程所获得的资源在未使用完毕之前,不能被其他进程强行剥夺,而只能由获得该资源的进程自己释放;3.部分分配。进程每次申请它所需要的一部分资源,在等待新资源的同时,继续占用已分配到的资源;4.环路条件。存在一种进程循环链,链中每一个进程已获得的资源同时被下一个进程所请求。 (二)“死机”的原因1.W i n d o w s 的即插即用功能,简化了新硬件的安装,但随之而来的是系统启动时,总是要搜索所有的驱动程序再决定运行。因此,某些失效硬件的驱动程序会导致“死机”。 2.资源耗尽:“蓝屏”故障常常发生在进行一项比较大或比较多的工作时,或是在保存复制的时候,往往发生得比较突然。这类故障的发生原因主要是与三个堆资源(系统资源、用户资源、G D I 资源)的占用情况有关。资源耗尽会出现“系统资源严重不足”等“蓝屏”警告。平时可以观察一下系统资源的可用比例。 3.版本冲突:尤其是不同文件管理方式。W i n 98与W i n 2000等的F A T 16/32、N T F S 就是如此。 4.注册表损坏:注册表是W i n d o w s 95之后引入的一个管理新概念,采用“表格”数据结构,其中包含了系统所有的信息。在启动和运行时,机器会读取其中的内容以配置系统,同时几乎所有重要操作都会在其中留下蛛丝马迹。通过修改,轻易实现常规操作无法实现的功能,但如果其中的信息受到破坏,那么系统就不能正常工作。 5.“碎片”太多:新安装的系统,数据的存放是连续的。不断运行工作后使文件在硬盘上的存放位置凌乱异常。即便不出现错误,系统性能也要降低。需要定期对硬盘进行碎片整理。 6.驻留主存:任务栏右下侧的系统托盘内的图标控制会使操作带来很大的方便,但这样的方便不仅降低系统性能,而且会耗尽主存和其他系统资源,最后造成系统死机。 7.卸载不完整:不完全卸载,会在系统中产生大量的垃圾文件,从而导致系统的不稳定。 71 DOI :10.16083/j .cn ki .1671-1580.2010.12.059 银行家死锁避免算法模拟 一．课程设计目的 通过本次实验掌握银行家死锁避免算法的基本思想。当进程提出资源申请时，能够用该算法判断是否拒绝进程请求。 二．课程设计摘要 银行家算法： 我们可以把操作系统看作是银行家，操作系统管理的资源相当于银行家管理的资金，进程向操作系统请求分配资源相当于用户向银行家贷款。操作系统按照银行家制定的规则为进程分配资源，当进程首次申请资源时，要测试该进程对资源的最大需求量，如果系统现存的资源可以满足它的最大需求量则按当前的申请量分配资源，否则就推迟分配。当进程在执行中继续申请资源时，先测试该进程已占用的资源数与本次申请的资源数之和是否超过了该进程对资源的最大需求量。若超过则拒绝分配资源，若没有超过则再测试系统现存的资源能否满足该进程尚需的最大资源量，若能满足则按当前的申请量分配资源，否则也要推迟分配。 四．课程设计原理分析 在多道程序系统中，虽可借助于多个进程的并发执行，来改善系统的资源利用率，提高系统的吞吐量，但可能发生一种危险——死锁。所谓死锁，是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种僵局状态时，若无外力作用，它们都将无法再向前推进。为保证系统中诸进程的正常运行，应事先采取必要的措施，来预防死锁。最有代表性的避免死锁的方法，是Dijkstra的银行家算法。 死锁： 死锁的产生，必须同时满足四个条件，第一个为互斥条件，即一个资源每次只能由一个进程占用；第二个为请求和保持条件，指进程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源又被其他进程占有，此时请求进 程阻塞，但又对自己已获得的其他资源保持不放；第三个为非剥夺条件，即在出现死锁的系统中一定有不可剥夺使用的资源；第四个为循环等待条件，系统中存在若干个循环等待的进程，即其中每一个进程分别等待它前一个进程所持有的资源。防止死锁的机构只能确保上述四个条件之一不出现，则系统就不会发生死锁。 银行家算法原理： 银行家算法是避免死锁的一种重要方法，通过编写一个简单的银行家算法程序，加深了解有关资源申请、避免死锁等概念，并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。通过这个算法可以用来解决生活中的实际问题，如银行贷款等。 银行家算法，顾名思义是来源于银行的借贷业务，一定数量的本金要应多个客户的借贷周转，为了防止银行家资金无法周转而倒闭，对每一笔贷款，必须考察其是否能限期归还。在操作系统中研究资源分配策略时也有类似问题，系统中有限的资源要供多个进程使用，必须保证得到的资源的进程能在有限的时间内归还资源，以供其他进程使用资源。如果资源分配不得到就会发生进程循环等待资源，则进程都无法继续执行下去的死锁现象。把一个进程需要和已占有资源的情况记录在进程控制中，假定进程控制块PCB其中“状态”有就绪态、等待态和完成态。当进程在处于等待态时，表示系统不能满足该进程当前的资源申请。“资源需求总量”表示进程在整个执行过程中总共要申请的资源量。显然，，每个进程的资源需求总量不能超过系统拥有的资源总数, 银行算法进行资源分配可以避免死锁. 算法思想： 将一定数量的资金供多个用户周转使用，当用户对资金的最大申请量不超过现存资金时可接纳一个新客户，客户可以分期借款，但借款总数不能超过最大的申请量。银行家对客户的借款可以推迟支付，但是能够使客户在有限的时间内得到借款，客户得到所有的借款后能在有限的时间内归还。 用银行家算法分配资源时，测试进程对资源的最大需求量，若现存资源能满足最大需求就满足当前进程的申请，否则推迟分配，这样能够保证至少有一个进程可以得到所需的全部资源而执行到结束，然后归还资源，若OS能保证所有进程在有限的时间内得到所需资源则称系统处于安全状态。 1 简单的死锁（不同表,相同资源竞争） 连接1 Set nocount on; Use testdb; Go Begin tran Update dbo.T1 set col1 = col1 + 1 where keycol = 2; 目前链接1获取排它锁，并且一直保持。 连接2 Set nocount on; Use testdb; Begin tran Update dbo.T2 set col1 = col1 + 1 where keycol = 2; 链接2获取排它锁，并且一直保持。 连接1 Select col1 from dbo.T2 where keycol = 2; Commit tran 连接1被阻塞,但是这样还不算死锁，可能连接2也许会在某一时刻结束事务，释放连接1需要资源上的锁。 连接2 Select col1 from dbo.T1 where keycol = 2; Commit tran 这样产生死锁，因为每个进程都在等待另外一个进程释放他们所需要的锁。 解决方法： 如果交换事务中访问表的顺序，并假定这种变化不影响应用程序的逻辑，就可以避免这种死锁。如果两个事务按相同的顺序访问表，就不会放生这样的死锁。当你开发以特定顺序访问表的事务时，可以联系这样做，只要有必要这样做而且不影响程序的逻辑就可以。 2 因缺少索引导致的死锁(不同表不同资源无索引竞争) 当筛选列上缺少索引时就会出现这种情况。如果被筛选列上没有索引，SQLSERVER 必须扫描所有的行。因此当一个进程保持了某一行的锁时，其他的进程扫描所有的行已检查他们是否符合筛选器，而不是通过索引直接找到期望的行，这样就会发生冲突。 T1.col1和T1.col2上都没有索引 连接1 Begin tran Update dbo.T1 set col2 = col2 + 1 where col1 = 101; 连接2 Begin tran Update dbo.T2 set col2 = col2 + 1 where col1 = 203; 连接 1 Select col2 from dbo.T2 where col1 = 201; Commit tran 由于col1没有索引，SQL SERVER必须扫描所有行并获取共享锁以检查这些行是否符合筛选器。所以被连接2阻塞。 连接2 Select col2 from dbo.T1 where col1 = 103; Commit tran 同样也给阻塞，并且发生死锁。 解决方法 通过在被筛选列上创建索引，你可以避免死锁。当然，如果两个进程尝试访问相同的资源还是可能发生死锁。 第三章处理机调度与死锁 1.高级调度与低级调度的主要任务是什么为什么要引入中级调度 （1）高级调度又称为作业调度。它是批处理系统中使用的一种调度。其主要任务是按照某种算法从外存的后备队列上选择一个或多个作业调入内存，并为其创建进程、分配必要的资源，然后再将所创建的进程控制块插入就绪队列中。（2）低级调度又称进程调度。它是距离硬件最近的一级调度。其主要任务是按照某种算法从就绪队列上选择一个（或多个）进程，使其获得CPU。 （3）引入中级调度的目的是为了提高内存利用率和系统吞吐量。其功能是，让那些暂时不能运行的进程不再占用宝贵的内存资源，而是调其到外存上等候。此时的进程状态为挂起状态。当这些进程重新具备运行条件且内存空闲时，由中级调度选择一部分挂起状态的进程调入内存并将其状态变为就绪状态。 2. 处理机调度算法的共同目标是什么批处理系统的调度目标又是什么 共同目标：资源利用率，公平性，平衡性，策略强制执行。 批处理系统的调度目标：平均周转时间短，系统吞吐量高，处理机利用率高。 6.为什么要引入高响应比优先调度算法它有何优点 在批处理系统中，FCFS算法所考虑的只是作业的等待时间，而忽视了作业的运行时间。而SJF算法正好与之相反，只考虑作业的运行时间，而忽视了作业的等待时间。高响应比优先调度算法则是既考虑了作业的等待时间，又考虑作业运行时间的调度算法，因此既照顾了短作业，又不致使长作业的等待时间过长，从而 改善了处理机调度的性能。 7.试说明低级调度的主要功能。 保存处理机的现场信息、按某种算法选取进程、把处理机分配给进程。 12.试比较FCFS和SJF两种进程调度算法。 相同点：两种调度算法都可用于作业调度与进程调度 不同点：FCFS调度算法每次都从后备队列中选择一个或多个最先进入该队列的作业，将它们调入内存、分配资源、创建进程、插入到就绪队列。该算法有利于长作业/进程，不利于短作业/进程。 SJF算法每次调度都从后备队列中选择一个或若干个运行时间最短的作业，调入内存中运行。该算法有利于短作业/进程，不利于长作业/进程。 13.在时间片轮转法中，应如何确定时间片的大小 时间片应略大于一次典型的交互需要的时间。一般因考虑三个因素：系统对相应时间的要求、就绪队列中进程的数目和系统的处理能力。 20.按调度方式可将实时调度算法分为哪几种 非抢占式和抢占式。非抢占式又分为非抢占式轮转调度算法和非抢占式优先调度算法，抢占式又分为基于时钟中断的抢占式优先级调度算法和立即抢占的优先级调度算法。 1.有三个批处理作业，第一个作业10:00 到达，需要执行2 小时；第二个作业在10:10 到达，需要执行1 小时；第三个作业在10:25 到达，需要执行25 分钟。分别采用先来先服务，短作业优先和最高响应比优先三种调度算法，各自的平均周转时间是多少？ 解： 先来先服务： （结束时间=上一个作业的结束时间+执行时间 周转时间=结束时间-到达时间=等待时间+执行时间） 短作业优先： 1)初始只有作业1，所以先执行作业1，结束时间是12:00，此时有作业2和3； 2)作业3需要时间短，所以先执行； 最高响应比优先： 高响应比优先调度算法既考虑作业的执行时间也考虑作业的等待时间，综合了先来先服务和最短作业优先两种算法的特点。 1)10:00只有作业1到达，所以先执行作业1； 2)12:00时有作业2和3， 作业2：等待时间=12:00-10:10=110m;响应比=1+110/60=2.8； 作业3：等待时间=12:00-10:25=95m，响应比=1+95/25=4.8； 所以先执行作业3 2.在一单道批处理系统中，一组作业的提交时刻和运行时间如下表所示。试计算一下三种作业调度算法的平均周转时间T 和平均带权周转时间W。 （1）先来先服务；（2）短作业优先（3）高响应比优先 解： 先来先服务： 短作业优先： 作业顺序： 1)8:00只有作业1，所以执行作业1； 2)9:00有作业2和3，作业3短，所以先执行3； 3)9:12有作业2和4，作业4短，所以先执行4； 高响应比优先： 作业顺序： 1)8:00只有作业1，所以执行作业1； 2)9:00有作业2和3 作业2等待时间=9:00-8:30=30m，响应比=1+30/30=2； 作业3等待时间=9:00-9:00=0m，响应比=1+0/12=1； 所以执行作业2； 3)9:30有作业3和4 作业3等待时间=9:30-9:00=30m，响应比=1+30/12=3.5； 作业4等待时间=9:30-9:06=24m，响应比=1+24/6=5； 一、单项选择题 1．在为多道程序所提供的可共享的系统资源不足时，可能出现死锁。但是，不适当的 c 也可能产生死锁。 A.进程优先权 B．资源的线性分配 C.进程推进顺序 D. 分配队列优先权 2．采用资源剥夺法可解除死锁，还可以采用 b 方法解除死锁。 A.执行并行操作 B．撤消进程 C.拒绝分配新资源 D．修改信号量 3．产生死锁的四个必要条件是：互斥、 b 、循环等待和不剥夺。 A. 请求与阻塞 B．请求与保持 C. 请求与释放 D．释放与阻塞 4．发生死锁的必要条件有四个，要防止死锁的发生，可以破坏这四个必要条件，但破坏 a 条件是不太实际的。 A. 互斥 B．不可抢占 C. 部分分配 D．循环等待 5．在分时操作系统中，进程调度经常采用 c 算法。 A.先来先服务 B．最高优先权 C.时间片轮转 D．随机 6．资源的按序分配策略可以破坏 D 条件。 A. 互斥使用资源 B．占有且等待资源 C．非抢夺资源 D. 循环等待资源 7．在 C 的情况下，系统出现死锁。 A. 计算机系统发生了重大故障 B．有多个封锁的进程同时存在 C．若干进程因竞争资源而无休止地相互等待他方释放已占有的资源 D．资源数大大小于进程数或进程同时申请的资源数大大超过资源总数 8．银行家算法是一种 B 算法。 A.死锁解除 B．死锁避免 C.死锁预防 D. 死锁检测 9．当进程数大于资源数时，进程竞争资源 B 会产生死锁。 A.一定 B．不一定 10． B 优先权是在创建进程时确定的，确定之后在整个进程运行期间不再改变。 A.先来先服务 B．静态 C.动态 D．短作业 11. 某系统中有3个并发进程，都需要同类资源4个，试问该系统不会发生死锁的最少资源数是 B A．9 B．10 C．11 D．12 答：B 13．当检测出发生死锁时，可以通过撤消一个进程解除死锁。上述描述是 B 。 A. 正确的 B．错误的 14．在下列解决死锁的方法中，属于死锁预防策略的是 B 。 A. 银行家算法 B. 资源有序分配法 C．死锁检测法 D．资源分配图化简法 15．以下叙述中正确的是 B 。 A. 调度原语主要是按照一定的算法，从阻塞队列中选择一个进程，将处理机分配 给它。 B．预防死锁的发生可以通过破坏产生死锁的四个必要条件之一来实现，但破坏互斥条件的可能性不大。 C．进程进入临界区时要执行开锁原语。 D．既考虑作业等待时间，又考虑作业执行时间的调度算法是先来先服务算法。死锁问题解决方法
数据库死锁问题总结
《操作系统原理》5资源管理(死锁)习题
第2章 调度与死锁自测题
分析linux系统中死锁处理策略
操作系统课程设计之模拟通过银行家算法避免死锁
计算机操作系统习题答案
操作系统死锁练习及答案
操作系统中死锁与死机现象的比较
银行家死锁避免算法模拟
死锁原因和解决方法
操作系统调度与死锁理论题答案
操作系统之调度算法和死锁中的银行家算法习题答案
第三章习题(处理机调度与死锁)