第六章分布式系统中的死锁-公开课件（讲义）.ppt

* * 第六章 分布式系统中的死锁 6.1 死锁问题 死锁发生的条件 (1) 互斥。正如我们第五章所讨论的，互斥是一种资源分配方式，保证同一个资源在同一时刻最多只能被一个进程占用，它用于防止多个进程同时共享访问不可同时共享访问的资源。 (2) 不可剥夺的资源分配。系统将一个资源的访问权分配给某一个进程后，系统不能强迫该进程放弃对该资源的控制权。 (3) 占有并等待。必然有一个进程占用了至少一个资源，同时在等待获取被其他进程占用的资源。 (4) 循环等待。在等待图中有一个循环路径。 第六章 分布式系统中的死锁 6.1 死锁问题 死锁的图论模型 可以用图模型来表示死锁，表示死锁的图模型有两种，一种是等待图，另一种是资源分配图。 在等待图中，节点代表进程，当且仅当进程Pi等待一个被进程Pj所占用的资源时，边(Pi,Pj)存在于等待图中，图中的边是有向的。 资源分配图中的节点有两种：一种是进程节点，另一种是资源节点。每个边是一个有序对(Pi,Rj)或(Rj,Pi)，其中P代表进程，R代表一个资源类型。边(Pi,Rj)表示进程Pi请求类型为Rj的一个资源，并且正在等待这个资源，一个资源类型中可能有多个资源。边(Rj,Pi)表示类型为Rj的一个资源已经分配给进程Pi。由于等待图假定一个资源类型中只有一个资源，所以资源分配图是一个比等待图更加有力的工具。 第六章 分布式系统中的死锁 6.1 死锁问题 死锁的图论模型 资源分配图实例： 第六章 分布式系统中的死锁 6.1 死锁问题 死锁的图论模型 资源分配图到等待图的转化： (1)在资源分配图中找到一个未被处理的资源R。如果所有的资源都已经处理，转向步骤3。 (2)从这个资源R的每个输入进程节点到每个输出进程节点之间加一条有向边。一个资源的输入进程节点是等待这个资源的进程节点，一个资源的输出进程节点是占有这个资源的进程节点。转向步骤1。 (3)删除所有的资源节点以及相应的边。 第六章 分布式系统中的死锁 6.1 死锁问题 死锁的图论模型 资源分配图到等待图的转化实例： 第六章 分布式系统中的死锁 6.1 死锁问题 处理死锁的策略死锁 可以使用PAID来概括死锁处理的各种方法：预防(Prevent)、避免(Avoid)、忽略(Ignore)和检测(Detect) 。 预防死锁。通过限制请求，保证四个死锁条件中至少有一个不能发生，从而预防死锁。 避免死锁。如果资源分配会导致一个安全的结果状态，就将资源动态地分配给进程。如果至少有一个执行序列使所有的进程都能完成运行，那么这个状态就是安全的。 忽略死锁。忽略死锁是UNIX常采用的一种方法，这种方法只是简单地忽略死锁问题。 检测死锁和从死锁中恢复。允许死锁发生，然后发现并解除死锁。 第六章 分布式系统中的死锁 6.1 死锁问题 死锁的AND条件和OR条件 资源死锁和通信死锁：在通信死锁中，进程等待的资源就是报文。资源死锁和通信死锁的真正区别在于资源死锁通常使用AND条件，而通信死锁通常使用OR条件。 所谓AND条件就是当进程取得所有所需资源时，它才能继续执行；所谓OR条件就是当进程得到至少一个所需资源，它就能继续执行。 在使用AND条件的系统中，死锁条件是在等待图中存在回路。但是在使用OR条件的系统中，等待图中的回路未必会引发死锁。在使用OR条件的系统中，死锁条件是存在结(knot)。一个结K是一个节点集合，对于K中的任何节点a，a能到达K中的所有节点，并且只能到达K中的节点。 第六章 分布式系统中的死锁 6.1 死锁问题 死锁的AND条件和OR条件 OR条件死锁图例： 第六章 分布式系统中的死锁 6.2 死锁的预防 预防死锁的一般方法 死锁预防算法是通过限制进程的资源请求来达到预防死锁的目的，都是通过打破四个死锁条件中的一个条件来实现的。 进程在开始执行之前同时获得所有所需资源。这种方法打破了占有并等待的条件。 所有的资源都要被赋予一个唯一的数字编号。一个进程可以请求一个有唯一编号i的资源，条件是该进程没有占用编号小于或等于i的资源。这样，就打破了循环等待的条件。 每个进程被赋予一个唯一的优先级标识。优先级标识决定了进程Pi是否应该等待进程Pj，从而打破了不可剥夺的条件。 第六章 分布式系统中的死锁 6.2 死锁的预防 基于时间戳的预防死锁方法 包括两种死锁预防方案。这两种方案相互补充，这种方法常用于分布式数据库系统中。 等待—死亡方案(wait-die scheme)。该方案是基于非剥夺方法。当进程Pi请求的资源正被进程Pj占有时，只有当Pi的时间戳比进程Pj的时间戳小时，即Pi比Pj老时，Pi才能等待。否则Pi被卷回(roll-back)，即死