Deadlocks. Sistemas Operacionais - Professor Machado
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- Raphael Paranhos Chaplin
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1 Deadlocks Sistemas Operacionais - Professor Machado 1
2 Deadlock - Definição Um conjunto de processos está em situação de deadlock se todo processo pertencente ao conjunto estiver esperando por um evento que só outro processo do conjunto pode causar 2
3 Conceitos Processo Programa em execução Evento Fato notável que acontece em um determinado momento Exemplos: Ação do usuário, aquisição ou liberação de um recurso, tempo atingido, interrupção, acesso à área específica. 3
4 Conceitos Recurso Usado por determinado processo em determinado tempo. Recursos físicos (Impressora, Vídeo, Processador, Memória) Recursos Lógicos (Arquivo, Socket, Semáforo) Recursos preemptíveis Podem ser retirados do processo sem danos Exemplo: Memória, Processador Recursos não preemptíveis Exemplo: Gravador de CD, Conexão de Rede 4
5 Papel do Sistema Operacional nesse cenário Gerenciar Recursos Oferecer formar de tratamento de deadlocks 5
6 Recursos Sequência para uso dos recursos: Solicitação Aquisição Uso Liberação 6
7 Deadlocks Condições necessárias para ocorrência de deadlocks: Exclusão Mútua: Recurso não pode ser compartilhado Posse e Espera: Processo possui recurso e aguarda outro Não preempção: Recurso não pode ser retirado sem causar danos Espera Circular: 2 ou mais processos que possuem recursos e aguardam recursos de outro processo no círculo. 7
8 Deadlocks Estratégias para lidar com deadlocks: Ignorância Detecção e Recuperação Impedimento Prevenção 8
9 Estratégias de Tratamento Primeira estratégia Ignorância Consiste em ignorar o problema (Algoritmo do Avestruz) Técnica largamente utilizada Leva em consideração o baixo prejuizo causado por ocorrência esporádica de deadlocks e o elevado custo para tratamentos mais avançados. Normalmente adotados por Sistemas Operacionais interativos de PCs. Nesse caso, o Sistema deve oferecer mecanismos para intervenção manual 9
10 Estratégias de Tratamento Segunda estratégia Detecção e Recuperação Grafos dirigidos (quadrados = recursos, círculos = processos 10
11 Estratégias Algoritmo de Detecção: 1. Para cada nó do grafo, execute os 5 passos 2. Inicialize a lista vazia L e as setas como não marcadas 3. Adicione o nó corrente em L e verifique se o nó não aparece duas vezes (contém ciclo). 4. Se há setas de saída vá para o passo 5. Caso contrário vá para o passo Marque a seta e vá para o nó indicado pela seta e volte ao passo Retire o nó corrente de L e se não existe mais nós, não há ciclo no sistema. Senão, faça outro nó de L ser o nó corrente e volte para o passo 4. 11
12 Estratégias Detecção: 12
13 Estratégias de Tratamento Recuperação: 13
14 Estratégias de Tratamento Exemplo: 14
15 Estratégias de Tratamento Recuperação através de preempção retirar um recurso de algum outro processo depende da natureza do recurso Recuperação através de reversão de estado verifica um processo periodicamente usa este estado salvo reinicia o processo se este é encontrado em estado de deadlock 15
16 Estratégias de Tratamento Recuperação através da eliminação de processos forma mais grosseira mas também mais simples de quebrar um deadlock elimina um dos processos no ciclo de deadlock os outros processos conseguem seus recursos escolhe processo que pode ser reexecutado desde seu início 16
17 Evitando Deadlocks Trajetórias de Recursos Trajetórias de recursos de dois processos 17
18 O Algoritmo do Banqueiro para um Único Recurso Três estados de alocação de recursos a) seguro b) seguro c) inseguro 18
19 Estados Seguros e Inseguros Demonstração de que o estado em (a) é seguro 19
20 Estados Seguros e Inseguros Demonstração de que o estado em (b) é inseguro 20
21 O Algoritmo do Banqueiropara Múltiplos Recursos Exemplo do algoritmo do banqueiro com múltiplos recursos 21
22 Prevenção de Deadlock Atacando a Condição de Exclusão Mútua Alguns dispositivos (como uma impressora) podem fazer uso de spool o daemon de impressão é o único que usa o recurso impressora desta forma deadlock envolvendo a impressora é eliminado Nem todos os dispositivos podem fazer uso de spool Princípio: evitar alocar um recurso quando ele não for absolutamente necessário necessário tentar assegurar que o menor número possível de processos possa de fato requisitar o recurso 22
23 Prevenção de Deadlock Atacando a Condição de Posse e Espera Exigir que todos os processos requisitem os recursos antes de iniciarem um processo nunca tem que esperar por aquilo que precisa Problemas podem não saber quantos e quais recursos vão precisar no início da execução e também retêm recursos que outros processos poderiam estar usando Variação: processo deve desistir de todos os recursos para então requisitar todos os que são imediatamente necessários 23
24 Prevenção de Deadlock Atacando a Condição de Não Preempção Esta é uma opção inviável Considere um processo de posse de uma impressora no meio da impressão retoma a impressora a força Inviável! 24
25 Prevenção de Deadlock Atacando a Condição de Espera Circular (1) a) Recursos ordenados numericamente b) Um grafo de recursos 25
26 Prevenção de Deadlock Atacando a Condição de Espera Circular (2) Resumo das abordagens para prevenir deadlock 26
27 Outras Questões Bloqueio em Duas Fases Fase um processo tenta bloquear todos os registros de que precisa, um de cada vez Se registro necessário já estiver bloqueado, reinicia novamente (nenhum trabalho real é feito na fase um) Se a fase um for bem sucedida, começa a fase dois, execução de atualizações liberação de bloqueios Observe a similaridade com a requisição de todos os recursos de uma só vez Algoritmo funciona onde o programador tiver organizado tudo cuidadosamente para que o programa possa ser parado, reiniciado 27
28 Deadlocks que não Envolvem Recursos É possível que dois processos entrem em situação de deadlock cada um espera que o outro faça algo Pode ocorrer com semáforos cada processo executa um down() sobre dois semáforos (mutex e outro qualquer) se executados na ordem errada, resulta em deadlock 28
29 Condição de Inanição - Starvation Algoritmo para alocar um recurso pode ser ceder para o job mais curto primeiro Funciona bem para múltiplos jobs curtos em um sistema Jobs longos podem ser preteridos indefinidamente mesmo não estando bloqueados solução: política do primeiro a chegar, primeiro a ser servido 29
30 Fim 30
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