操作系統鎖

操作系統鎖

　　操作系統的鎖機制能夠保證多線程平穩運行。下面由學習啦小編為大家整理了操作系統的鎖的相關知識，希望對大家有幫助!

　　操作系統鎖機制說明

　　在多線程編程中，操作系統引入了鎖機制。通過鎖機制，能夠保證在多核多線程環境中，在某一個時間點上，只能有一個線程進入臨界區代碼，從而保證臨界區中操作數據的一致性。

　　所謂的鎖，可以理解為內存中的一個整型數，擁有兩種狀態：空閑狀態和上鎖狀態。加鎖時，判斷鎖是否空閑，如果空閑，修改為上鎖狀態，返回成功;如果已經上鎖，則返回失敗。解鎖時，則把鎖狀態修改為空閑狀態。

　　加鎖過程用如下偽碼表示：

　　1、read lock;

　　2、判斷lock狀態;

　　3、如果已經加鎖，失敗返回;

　　4、把鎖狀態設置為上鎖;

　　5、返回成功。

　　雖然每一步是原子性的，但是每一步之間卻是可以中斷的。比如進程A在執行完2后發生中斷，中斷中進程B也執行了加鎖過程，返回中斷后就會發生兩個進程都會加鎖。

　　對于這個問題，計算機已經解決，方法是采用原子級匯編指令test and set 和swap。

　　參考：操作系統死鎖的相關知識

　　死鎖的概念.

　　死鎖: 是指兩個或兩個以上的進程在執行過程中,因爭奪資源而造成的一種互相等待的現象,若無外力作用,它們都將無法推進下去.此時稱系統處于死鎖狀態或系統產生了死鎖,這些永遠在互相等待的進程稱為死鎖進程.

　　比如 兩只羊過獨木橋。進程比作羊，資源比作橋。若兩只羊互不相讓，爭著過橋，就產生死鎖。

　　死鎖的原因.

　　主要原因(1) 因為系統資源不足。(2) 進程運行推進的順序不合適，保證有先后順序。(3) 資源分配不當等。

　　死鎖的必要條件.

　　產生死鎖的四個必要條件：

　　(1) 互斥條件：一個資源每次只能被一個進程使用。

　　(2) 請求與保持條件：一個進程因請求資源而阻塞時，對已獲得的資源保持不放。

　　(3) 不剝奪條件： 進程已獲得的資源，在末使用完之前，不能強行剝奪。

　　(4) 循環等待條件：若干進程之間形成一種頭尾相接的循環等待資源關系。存在一個進程等待序列{P1，P2，…，Pn}，其中P1等待P2所占有的某一資源，P2等待P3所占有的某一 源，……，而Pn等待P1所占有的的某一資源，形成一個進程循環等待環。

　　這四個條件是死鎖的必要條件，只要系統發生死鎖，這些條件必然成立，而只要上述條件之一不滿足，就不會發生死鎖。

　　解決死鎖的四個方式.

　　1)忽略該問題。例如鴕鳥算法，該算法可以應用在極少發生死鎖的的情況下。為什么叫鴕鳥算法呢，(鴕鳥策略)

　　2)檢測死鎖并且恢復。(檢測與解除策略)

　　3)仔細地對資源進行動態分配，以避免死鎖。(避免策略)

　　4)通過破除死鎖四個必要條件之一，來防止死鎖產生。(預防策略)

　　C++多線程開發中，容易出現死鎖導致程序掛起的現象。

　　解決步驟分為三步：

　　1、檢測死鎖線程。

　　2、打印線程信息。

　　3、修改死鎖程序。