死鎖避免與檢測(cè)課程設(shè)計(jì)

死鎖避免與檢測(cè)課程設(shè)計(jì)死鎖概述死鎖避免策略死鎖檢測(cè)算法死鎖預(yù)防與解除課程設(shè)計(jì)任務(wù)與要求死鎖概述01死鎖定義在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，如果一組進(jìn)程中的每個(gè)進(jìn)程都在等待某個(gè)事件發(fā)生（通常是其他進(jìn)程釋放資源），而這個(gè)事件又不可能發(fā)生，那么這組進(jìn)程就處于死鎖狀態(tài)。死鎖的四個(gè)必要條件互斥、占有并等待、非搶占、循環(huán)等待。死鎖定義一個(gè)資源每次只能被一個(gè)進(jìn)程使用?；コ鈼l件占有并等待條件非搶占條件循環(huán)等待條件一個(gè)進(jìn)程因請(qǐng)求資源而未得到滿(mǎn)足時(shí)，已獲得的資源保持不放。資源只能由占有它的進(jìn)程自愿釋放。系統(tǒng)中若干個(gè)進(jìn)程形成一種頭尾相接的環(huán)，每個(gè)進(jìn)程都在等待下一個(gè)進(jìn)程所占有的資源。死鎖產(chǎn)生條件死鎖使得系統(tǒng)中的一些資源無(wú)法被合理利用，導(dǎo)致資源的浪費(fèi)。系統(tǒng)資源浪費(fèi)由于資源的占用和等待，系統(tǒng)中的進(jìn)程無(wú)法正常執(zhí)行，導(dǎo)致系統(tǒng)性能的下降。系統(tǒng)性能下降死鎖可能導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到影響，甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。系統(tǒng)穩(wěn)定性受影響死鎖的危害死鎖避免策略02通過(guò)設(shè)置一些規(guī)則和限制，來(lái)預(yù)防死鎖的發(fā)生。例如，只允許一個(gè)進(jìn)程一次申請(qǐng)多個(gè)資源，或者要求進(jìn)程在申請(qǐng)資源時(shí)必須按照一定的順序申請(qǐng)。通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)中的資源分配情況，來(lái)判斷是否會(huì)發(fā)生死鎖。如果檢測(cè)到可能發(fā)生死鎖，就采取一些措施來(lái)避免死鎖的發(fā)生。避免死鎖的技術(shù)避免死鎖的檢測(cè)技術(shù)避免死鎖的預(yù)防技術(shù)銀行家算法銀行家算法是一種避免死鎖的著名算法，其基本思想是當(dāng)進(jìn)程請(qǐng)求資源時(shí)，系統(tǒng)先計(jì)算分配后是否安全，如果是安全的則分配資源，否則就等待。銀行家算法的核心是安全序列，一個(gè)安全序列是指一種資源的分配順序，使得每個(gè)進(jìn)程都能順利地獲得其所需的資源，最終完成其任務(wù)。資源分級(jí)是一種避免死鎖的策略，它將不同的資源按照其重要性和緊迫程度進(jìn)行分級(jí)，優(yōu)先滿(mǎn)足級(jí)別高的資源請(qǐng)求。在資源分級(jí)中，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程請(qǐng)求資源時(shí)，系統(tǒng)會(huì)先檢查該資源是否為最高級(jí)別的資源，如果是則分配，否則就等待。這樣可以保證級(jí)別高的資源總是被優(yōu)先滿(mǎn)足，從而避免了死鎖的發(fā)生。資源分級(jí)按序分配資源是指系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定好資源的分配順序，當(dāng)進(jìn)程請(qǐng)求資源時(shí)，必須按照設(shè)定的順序進(jìn)行申請(qǐng)。這樣可以保證每個(gè)進(jìn)程在獲得資源時(shí)都按照一定的順序進(jìn)行，避免了循環(huán)等待的發(fā)生，從而避免了死鎖的發(fā)生。按序分配資源死鎖檢測(cè)算法03死鎖條件死鎖發(fā)生的必要條件包括互斥條件、占有并等待條件、不可搶占條件和環(huán)路等待條件。死鎖定義在并發(fā)系統(tǒng)中，如果一組進(jìn)程中的每個(gè)進(jìn)程都在等待某個(gè)事件發(fā)生，而這個(gè)事件只能由該組中的其他進(jìn)程產(chǎn)生，那么這組進(jìn)程就處于死鎖狀態(tài)。死鎖預(yù)防通過(guò)破壞死鎖的必要條件來(lái)預(yù)防死鎖的發(fā)生。死鎖檢測(cè)基本概念資源分級(jí)法將資源進(jìn)行分級(jí)，并要求進(jìn)程按級(jí)別申請(qǐng)資源，避免環(huán)路等待條件。資源分配圖法通過(guò)構(gòu)建資源分配圖來(lái)檢測(cè)死鎖，判斷是否存在環(huán)路。超時(shí)法設(shè)置資源請(qǐng)求的超時(shí)時(shí)間，超過(guò)時(shí)間未得到滿(mǎn)足則認(rèn)為發(fā)生死鎖。事務(wù)回滾法在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，通過(guò)事務(wù)回滾來(lái)檢測(cè)和解除死鎖。死鎖檢測(cè)算法分類(lèi)通過(guò)編程語(yǔ)言和操作系統(tǒng)提供的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)死鎖檢測(cè)算法?；谲浖膶?shí)現(xiàn)利用硬件支持，如CPU時(shí)間片輪轉(zhuǎn)等，來(lái)實(shí)現(xiàn)死鎖檢測(cè)算法?；谟布膶?shí)現(xiàn)通過(guò)協(xié)議來(lái)規(guī)范進(jìn)程的資源申請(qǐng)行為，從而避免死鎖的發(fā)生?；趨f(xié)議的實(shí)現(xiàn)利用模型來(lái)描述系統(tǒng)的狀態(tài)和行為，通過(guò)模型推演來(lái)檢測(cè)死鎖?；谀Ｐ偷膶?shí)現(xiàn)死鎖檢測(cè)算法實(shí)現(xiàn)死鎖預(yù)防與解除04避免循環(huán)等待01通過(guò)合理地分配資源，確保每個(gè)進(jìn)程在獲取資源時(shí)都按照一定的順序進(jìn)行，從而避免循環(huán)等待的情況發(fā)生。請(qǐng)求和保持機(jī)制02當(dāng)一個(gè)進(jìn)程請(qǐng)求新的資源時(shí)，如果該資源被其他進(jìn)程占用，則該進(jìn)程先保留已獲得的資源，等待釋放所需的其他資源。這樣可以確保資源的有序分配。銀行家算法03通過(guò)確保所有進(jìn)程在任何時(shí)候都能安全地釋放其持有的資源，從而避免死鎖的發(fā)生。該算法要求對(duì)所有資源進(jìn)行一次性分配，并在進(jìn)程運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行資源的申請(qǐng)和釋放。預(yù)防死鎖的方法資源搶占當(dāng)檢測(cè)到死鎖發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)可以選擇一個(gè)進(jìn)程，并剝奪其部分或全部資源，然后將這些資源重新分配給其他進(jìn)程。這樣可以打破死鎖狀態(tài)，使系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行?；貪L當(dāng)檢測(cè)到死鎖發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)可以選擇一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程回滾到之前的狀態(tài)，并重新開(kāi)始執(zhí)行。這樣可以避免死鎖的發(fā)生，但可能會(huì)影響系統(tǒng)的效率和性能。解除死鎖的方法死鎖預(yù)防與解除的優(yōu)缺點(diǎn)比較預(yù)防死鎖的方法可以有效地避免死鎖的發(fā)生，但需要系統(tǒng)具有一定的資源分配策略和算法，實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為復(fù)雜。同時(shí)，預(yù)防死鎖的方法可能會(huì)影響系統(tǒng)的效率和性能，因?yàn)樾枰凑找欢ǖ捻樞蚍峙浜歪尫刨Y源。解除死鎖的方法可以有效地打破死鎖狀態(tài)，使系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。但這種方法需要系統(tǒng)能夠及時(shí)檢測(cè)到死鎖的發(fā)生，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行解決。同時(shí)，解除死鎖的方法可能會(huì)影響系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，因?yàn)樾枰貪L進(jìn)程或剝奪進(jìn)程的資源。解除死鎖的方法課程設(shè)計(jì)任務(wù)與要求05設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)死鎖避免與檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)具備死鎖避免和死鎖檢測(cè)功能。系統(tǒng)應(yīng)支持多個(gè)進(jìn)程，每個(gè)進(jìn)程可以請(qǐng)求多個(gè)資源，并具有不同的優(yōu)先級(jí)。系統(tǒng)應(yīng)采用銀行家算法實(shí)現(xiàn)死鎖避免，并采用檢測(cè)算法實(shí)現(xiàn)死鎖檢測(cè)。設(shè)計(jì)任務(wù)描述系統(tǒng)應(yīng)具有高可用性和可擴(kuò)展性，能夠處理大量并發(fā)請(qǐng)求。系統(tǒng)應(yīng)具有良好的性能和響應(yīng)時(shí)間，能夠快速地處理請(qǐng)求和檢測(cè)死鎖。系統(tǒng)應(yīng)具有友好的用戶(hù)界面，方便用戶(hù)進(jìn)行操作和管理。設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)部署與維護(hù)部署系統(tǒng)到服務(wù)器，進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化和日常維護(hù)。系統(tǒng)測(cè)試對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行單元測(cè)試、集成測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試，確