死锁系统模型

概念

死锁是多个进程因相互竞争资源而形成的一种僵持局面，导致进程无法向前推进，陷入了无穷等待的状态。 死锁会严重影响系统的稳定性和可靠性，因此应该尽可能地避免发生死锁。

死锁的原因

死锁发生的原因在于进程间竞争资源的方式，主要有以下两种：

1. 互斥条件（Mutual exclusion）

进程拥有的资源只能同时被一个进程占用，如果一个进程获取了某个资源，其他进程必须等待该进程释放该资源后才能获取这个资源。

2. 请求和保持条件（Hold and wait）

进程在等待资源时，持有已经获取的资源不释放，等待其他进程释放自己需要的资源。

死锁系统模型

针对死锁问题，有多种死锁系统模型。

基于资源分配图的死锁系统模型

资源分配图是用图形化的方式描述资源之间关系的一种技术。用节点表示进程和资源，边表示资源之间的关系。在这种图中，形成环路，则表示发生了死锁。

以下是利用资源分配图来判断死锁的典型例子：

从上图可以看出，P1请求R1，但是R1已经被P2占用，P1等待P2释放R1；P2请求R2，但是R2已经被P1占用，P2等待P1释放R2，这时候就引发了死锁。

银行家算法

银行家算法是一种资源分配的算法，用于避免死锁。它通过计算进程所需资源和系统剩余资源之间的关系，判断是否可以为进程分配资源。如果可以分配，则进行分配；如果不行，则等待。

以下是银行家算法的基本思路：

• 当系统接收到一个进程的资源请求时，首先判断该请求是否能够满足。
• 如果满足该请求，则假设为该进程分配这些资源并检查系统是否仍然是安全状态。
• 如果仍然是安全状态，则该分配被允许，否则将任务挂起直到不再产生死锁。

银行家算法是一种比较适合避免死锁的算法。

结论

死锁是多个进程因相互竞争资源形成的一种僵持局面，导致进程无法向前推进，陷入了无穷等待的状态。为了避免死锁，有多种死锁系统模型，其中基于资源分配图和银行家算法比较常见。了解死锁系统模型对程序员编写高质量程序具有重要意义。