前言：繼續學習操作系統相關知識，做一個關于 Deadlock 的總結
死鎖是什么
用通俗的話說：死鎖就是一組 進程/線程 都進行不下去了，都要等待自己這一組其他的 進程/線程 執行下去的局面
死鎖產生的條件
想要解決死鎖，我們得知道死鎖產生的條件
-
互斥
如果相同的資源都不用互斥，也就不會產生死鎖了，進程/線程 A 直接把進程 B 的資源拿走
-
保持并等待或資源保留
進程/線程 當前持有至少一個資源并請求其他進程持有的其他資源
-
沒有釋放
資源只能由持有它的進程自愿釋放
-
循環等待
每個 進程/線程 必須等待另一個進程持有的資源，而該進程又等待第一個進程釋放資源
其中最后一個條件是死鎖產生的充分條件，如果產生了循環等待就一定會產生死鎖
死鎖的預防
我們從這個圖就可以看出來，一旦死鎖發生，除了強行剝奪某個 進程/線程 的資源，否則死鎖是很難解決的。
但是一旦剝奪某個 進程/線程 的資源，實質上上讓一個 進程/線程 之前的操作白白執行了
所以我們盡可能避免死鎖產生，因此引入一個很經典的算法：銀行家算法
下面詳細介紹這個算法
銀行家算法
銀行家算法本質上是去如何如何給進程分配資源，從而避免死鎖
首先我們得知道三個東西（括號里面的內容會在后面展示出來）：
- 每個進程可能請求的每個資源有多少（Claim Matrix）
- 每個進程當前持有多少資源（Allocation Matrix）
- 系統當前有多少資源可用（Available Vector）
銀行家算法能從上面的必要條件按某種順序如 <P1,P2,...,Pn> (稱 <P1,P2,...,Pn> 為安全序列)，來為每個進程分配其所需資源，直至最大需求，使每個進程都可順序完成，則稱系統處于 safe state。若系統不存在這樣一個安全序列，則稱系統處于 unsafe state。
算法舉例
我舉個例子告訴你這張圖是什么意思：
從 Claim Matrix 中可以看到（僅僅是舉例）：
P1 分別需要 3 個 R1 資源、2 個 R2 資源、3 個 R3 資源（Claim Matrix）
已經給 P1 分配了 1 個 R1 資源、0 個 R2 資源、0 個 R3 資源
系統還剩下 1 個 R1 資源、1 個 R2 資源、2 個 R3 資源
現在開始我們來銀行家算法（真的不難）：
首先計算出需求矩陣（C - A）
| 2 | 2 | 2 |
| 1 | 0 | 2 |
| 1 | 0 | 3 |
| 4 | 2 | 0 |
還剩下的資源：
| 1 | 1 | 2 |
只能給 P2，P2 運行完并釋放資源：
還需要的資源：
| 2 | 2 | 2 |
| 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 3 |
| 4 | 2 | 0 |
還剩下的資源：
| 2 | 0 | 4 |
可以給 P1 P3，我們假設給 P1
P1 執行完
還需要的資源：
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 3 |
| 4 | 2 | 0 |
還剩下的資源：
| 4 | 2 | 4 |
一直這樣執行，直到能找到一個序列，能使這些 進程/線程 能夠不出現死鎖
這就是銀行家算法，也有可能一開始在計算的過程中一開始能夠分配，到后來就不能分配了，這個就像遞歸調用，如果這個不行，就回退，直到找到，
如果找不到，就是不安全的狀態，如果找得到，就是安全狀態
死鎖的檢測與解決
- 檢測死鎖不同于預防死鎖，不限制資源訪問方式和資源申請
- OS 周期性地執行死鎖檢測例程,檢測系統中是否出現“環路等待”
如果出現「環路等待」就說明出現了死鎖，解決死鎖的辦法就是
- 重啟系統（最簡單）
- 撤銷進程、剝奪資源（有多種策略：比如按進程占用資源的大小，撤掉占用最少的）
- 進程回退策略（不現實）
