面试题：并发与同步之死锁案例分析：常见死锁场景解析

Question

请描述至少两种操作系统中常见的死锁场景，并分析在这些场景下死锁是如何产生的。例如，基于资源分配的死锁场景，详细说明资源请求和占有情况。

Answer 1

基于资源分配的死锁场景

1. 进程竞争打印机和磁带机资源
   • 场景描述：假设有两个进程P1和P2，系统中有一台打印机和一台磁带机。P1已经占用了打印机，并且请求磁带机；同时，P2占用了磁带机，并且请求打印机。
   • 死锁产生分析：P1持有打印机资源不释放，等待磁带机资源，而P2持有磁带机资源不释放，等待打印机资源。两个进程相互等待对方释放自己所需的资源，形成了一种僵持状态，从而导致死锁。
2. 哲学家就餐问题（特殊资源分配场景）
   • 场景描述：有五个哲学家围坐在一张圆桌旁，每个哲学家面前有一碗面条，每两个哲学家之间有一根筷子。哲学家们的生活方式是交替地进行思考和进餐。进餐时需要同时拿起左右两边的两根筷子，思考时则放下筷子。
   • 死锁产生分析：假设每个哲学家都同时拿起了自己左边的筷子，此时所有筷子都被占用，每个哲学家都在等待右边的筷子，而右边的筷子被相邻的哲学家拿着，这就导致了每个哲学家都无法获得两根筷子从而进餐，形成死锁。

基于信号量的死锁场景

1. 进程间信号量交叉等待
   • 场景描述：设有进程A和进程B，进程A需要获取信号量S1和S2才能继续执行，进程B需要获取信号量S2和S1才能继续执行。进程A先获取了信号量S1，进程B先获取了信号量S2。
   • 死锁产生分析：进程A获取S1后等待S2，而S2被进程B持有；进程B获取S2后等待S1，而S1被进程A持有。两个进程相互等待对方持有的信号量，从而陷入死锁。