死锁核心定义#

考研408操作系统中，死锁指多个并发进程在执行过程中，因争夺共享资源陷入互相等待的僵局，若无外力干预，所有僵持进程都将无法继续推进。典型示例：进程P1持有打印机资源等待扫描仪，进程P2持有扫描仪资源等待打印机，二者形成循环等待陷入死锁。

死锁产生的四个必要条件#

必须同时满足以下4个条件才会触发死锁，破坏任意一个即可避免死锁：

1. 互斥条件：独占资源同一时刻只能被一个进程占用，如打印机、磁带机。
2. 请求和保持条件：进程已持有至少一个资源，同时提出新资源请求，且未释放已持有的资源。
3. 不剥夺条件：进程已获得的资源无法被强行剥夺，只能由进程主动释放。
4. 环路等待条件：存在进程-资源循环链，即{P0,P1,…,Pn}，Pi等待Pi+1占有的资源，Pn等待P0占有的资源。

死锁的预防#

通过破坏死锁必要条件从根源杜绝死锁：

1. 破坏请求和保持条件：要求进程一次性申请全部所需资源，未获取全部资源则不执行，缺点是资源利用率低。
2. 破坏不剥夺条件：进程申请新资源未满足时，主动释放已持有的全部资源，后续重新申请，会增加上下文切换开销。
3. 破坏环路等待条件：为所有资源分配唯一编号，要求进程按编号递增顺序申请资源，从根源打破循环等待，是工程常用方案。
4. 破坏互斥条件：仅适用于可共享资源，独占资源无法通过该方式预防死锁。

死锁的避免#

不破坏必要条件，通过动态评估资源分配状态，避免系统进入不安全状态，核心算法为银行家算法。核心思路是每次分配前模拟分配并检查是否存在安全序列，存在则正式分配，否则让进程等待。

银行家算法核心细节#

安全队列（安全序列）#

指按顺序推进的进程集合{P1,P2,…,Pn}，按该顺序每个进程均可获取全部资源完成执行并释放资源，供后续进程使用。系统处于安全状态当且仅当存在至少一个安全序列。

死锁的检测#

定期扫描系统状态判断是否出现死锁：

1. 初始化Work = Available，标记所有进程为未完成
2. 遍历未完成进程，若存在进程满足Need[i] ≤ Work，则标记其完成并将Work = Work + Allocation[i]，重复该步骤
3. 若所有进程均完成则无死锁，否则系统出现死锁

死锁的消除#

检测到死锁后通过以下方式解除：

1. 资源剥夺：强行从其他进程夺取资源分配给死锁进程
2. 撤销进程：终止一个或多个死锁进程，释放其占用的全部资源
3. 进程回退：让死锁进程回滚至检查点，释放当前占有的资源重新申请