Deadlock (Взаимная блокировка) — это ситуация в многопоточных программах, операционных системах или системах управления базами данных, при которой два или более процесса (или транзакции) блокируют друг друга, ожидая освобождения ресурсов, которые удерживаются ими самими. В результате ни один из процессов не может продолжить выполнение — система «застревает» в состоянии взаимной зависимости.

Основные условия возникновения Deadlock (условия Коффмана):

Для возникновения deadlock одновременно должны быть выполнены четыре условия:

Взаимное исключение (Mutual Exclusion)

Ресурс может быть выделен только одному процессу в определённый момент времени.

Удержание и ожидание (Hold and Wait)

Процесс удерживает один или несколько ресурсов и при этом ожидает предоставления дополнительных ресурсов.

Без принудительного освобождения (No Preemption)

Ресурсы не могут быть принудительно изъяты у процесса — он должен освободить их самостоятельно.

Циклическое ожидание (Circular Wait)

Существует замкнутая цепочка процессов, где каждый процесс ожидает ресурс, захваченный следующим в цепочке.

Пример Deadlock:

Представим, что:

• Процесс A захватил Ресурс 1 и ожидает Ресурс 2.
• Процесс B захватил Ресурс 2 и ожидает Ресурс 1.

Оба процесса ждут друг друга и не могут продолжить выполнение. Это классический пример deadlock.

Способы предотвращения и устранения Deadlock:

Упорядоченный доступ к ресурсам

Все процессы должны запрашивать ресурсы в строго определённой последовательности.

Использование тайм-аутов

Если процесс не может получить нужный ресурс за определённое время, он отменяет запрос или освобождает уже занятые ресурсы.

Обнаружение и восстановление

Система отслеживает состояния процессов и, при выявлении deadlock, завершает или перезапускает один из них для освобождения ресурсов.

Принудительное освобождение ресурсов (Preemption)

В некоторых случаях система может отобрать ресурс у процесса и передать его другому.

Заключение:

Deadlock — это критическая ситуация, которая может привести к полной остановке работы системы. Поэтому важно проектировать многопоточные приложения и транзакционные системы с учётом механизмов предотвращения и управления взаимной блокировкой. Особенно это актуально для СУБД, таких как MySQL, Oracle, PostgreSQL и других.