申論題

Deadlock（死鎖）是一種特殊的系統狀態，當系統中的一組進程彼此等待對方釋放資源時，這些進程無法繼續執行，最終陷入永久等待狀態。發生死鎖需要滿足以下四個條件，這些條件由E. G. Coffman於1971年提出，被稱為Coffman條件：

死鎖的四個必要條件（Coffman條件）

1. 互斥（Mutual Exclusion）：

   • 至少有一個資源是非共享的，即每次只能由一個進程使用。如果另一個進程請求該資源，請求進程必須等待，直到持有資源的進程釋放該資源。

2. 保持和等待（Hold and Wait）：

   • 一個進程已經持有至少一個資源，並且正在等待獲取其他進程目前持有的資源。在等待過程中，持有的資源不會被釋放。

3. 不剝奪（No Preemption）：

   • 資源不能被強制從進程中剝奪，只能由持有的進程自願釋放。進程只能在完成使用後，主動釋放資源。

4. 循環等待（Circular Wait）：

   • 存在一個進程集合 {P1,P2,...,Pn}\{P_1, P_2, ..., P_n\}{P1​,P2​,...,Pn​}，其中 P1P_1P1​ 等待 P2P_2P2​ 持有的資源，P2P_2P2​ 等待 P3P_3P3​ 持有的資源，...，PnP_nPn​ 等待 P1P_1P1​ 持有的資源，形成一個封閉的循環等待鏈。

總結

只有當以上四個條件同時滿足時，死鎖才會發生。避免或處理死鎖的關鍵在於設計系統時打破這些條件中的一個或多個：

• 破壞互斥條件：設計可共享的資源，減少對互斥資源的需求。
• 破壞保持和等待條件：要求進程在開始執行前一次性請求所有資源，或在等待資源時釋放已持有的資源。
• 破壞不剝奪條件：允許操作系統強制剝奪資源，並將其分配給其他需要的進程。
• 破壞循環等待條件：使用有序資源分配策略，按一定順序請求資源，防止形成循環等待。

理解和應用這些條件和策略，可以有效地防止和處理系統中的死鎖問題。