void echo(); { chin = getchar(); chout = chin; putchar(chout); }

Transcrição

1 Sincronização Processos (Aula de 10) Concorrência Dificuldades: Profa. Patrícia Ação Compartilhamento Gerência Localização D. Proteger Promover de alocação de recursos. globais. CostaLPRM/DI/UFES programas). e recursos processos. outros necessária: recursos compartilhados o de dados acesso erros globais). compartilhados ordenado programação (depuração de 2 sincronização (controle (variáveis, Sistemas acesso) arquivos Operacionais aos Exemplo 2008/1 Profa. Patrícia P1invoca D. que da CostaLPRM/DI/UFES função agora 1echo()e input(). está armazenado Suponha é interrompido que na 3variável xtenha imediatamente in. sido o caractere após Sistemas a digitado, conclusão Exemplo 2 (1) P2é P1retoma Essência digitado foi processo digitado despachado (inrecebe do P2. a (x), problema: posse Conclusão: pois e y), também ele processador. sendo o foi o compartilhamento caractere sobreposto invoca então echo(). exibido O yé caractere por exibido yna Suponha no da dispositivo variável exibido execução duas que vezes. global não yseja de do Operacionais é saída. Diretório in. o que Servidor 2008/1 Profa. Patrícia D. CostaLPRM/DI/UFES 4 Variáveis entradas, armazenar arquivo. se impressos. nomes existem de cada Caso arquivos um impressão spoolercom nome uma a capaz de serem verifica n que imprime e remove de entrada aponta do a livre compartilhadas: ser diretório. para no impresso; Sistemas diretório. afirmativo, o a próxima próximo Operacionais os e in, out, ele 2008/1 void echo(); { chin = getchar(); chout = chin; putchar(chout); }

2 Exemplo PAePBdecidem Profa. Patrícia PB impressão free-slote 2 (2) colocar um arquivo spoolde D. slot7, lê in, armazena quase ao o mesmo seu valor tempo. (7) na variável local next- CostaLPRM/DI/UFES é retorna escalonado, atualizando e é escreve interrompido. lê inpara ine o nome coloca 58. o seu nome arquivo do seu na Sistemas arquivo entrada Operacionais no 7 Exemplo O PB. (valor consistente) servidor A variável next-free-slot), não e next-free-slotpassa PBnunca notará nada realizará apagando de errado qualquer a o valer nome (o diretório 8. saída. colocado está por Requisito: 2008/1 Profa. Patrícia A igualdade 3 D. esse CostaLPRM/DI/UFES execução requisito: entre manter concorrente os sempre itens de 6abaixo o dados relacionamento não ae mantém b. de Sistemas Operacionais 2008/1 Profa. Patrícia Condições processos D. final executados depuração depende acessam (o corridasão Corrida que, ordem dados última em situações compartilhados que instância, os onde processos é dois e ditado o ou resultado são mais pelo CostaLPRM/DI/UFES mecanismos difícil. de escalonamento de exclusão evitadas 7mútua. S.O.). através A exclusão Torna da Sistemas introdução a mútua Interação A garante parte que programa somente (trecho num processo dado de código) momento. estará que usando que Operacionais os Processos Não dados região compartilhados (ou seção) crítica. acessados é denominada de os Os 2008/1 Profa. Patrícia D. Tipo de Processos (1) Potenciais juntos. são especificamente sem conhecimento projetados uns para dos trabalharem outros: CostaLPRM/DI/UFES das O Acesso Deadlock: Starvation: interação resultados ações de S.O. relacionamento: não precisa problemas: indireta. (P1,R2) alternância controlado de outros. resolver um e (P2,R1),ambos processo à entre a são independentes 8R.C. disputa Competição P1e (controle P3em por precisam recursos detrimento exclusão Sistemas existe (R1,R2). mútua). de Operacionais P2. uma 2008/1 P1: a := a + 1; b := b + 1; P2: b := 2 * b; a := 2 * a; a := a + 1; b := 2 * b; b := b + 1; a := 2 * a;

3 Interação Cooperação Processos Profa. Patrícia D. Preocupação compartilhadosmas processos de Processos via compartilhamento (2) CostaLPRM/DI/UFES problemas podem controle (coerência usar acessar a integridade estão de e alterar cientes que outros 9exclusão esses dos dados), dos dados. mútua, dados além Sistemas deadlocke dos Interação Os informações starvation. resultados obtidas um por processo outros. podem depender Operacionais Cooperação Processos 2008/1 Profa. Patrícia D. A Primitivas realização Processos por comunicação (3) CostaLPRM/DI/UFES coordenar são programação comunicação providas para participam de como várias ou uma o provê pelo envio tarefa. parte atividades. de kerneldo uma um esforço comum 10 e de recebimento maneira uma sistema linguagem de de sincronizar operacional. mensagens Sistemas de Operacionais ou Interação 2008/1 Cooperação Como Profa. Patrícia D. existem mecanismo de Processos por comunicação (4)(cont.) CostaLPRM/DI/UFES controle. Cada nada condições de é deadlock: compartilhado exclusão esperando corrida. mútua pelos Assim, não processos é existência um requisito não de de um 11por uma mensagem Sistemas de Operacionais outro Abordagens Pode Dois processo. ocorrer processos starvation: Requisitos o mensagem outro e um de terceiro um enviando deles. bloqueado, repetitivamente esperando mensagens por uma um para A 2008/1 Profa. Patrícia D. Nenhuma para para Exclusão uma boa Mútua solução: CostaLPRM/DI/UFES de R.C. crítica pára velocidades apenas num um dado processo instante. que executa é permitido estar dentro de sua para CPUsno fora entrar pode processo suposição sistema. bloquear relativas sua sua R.C.). pode R.C. pode dos outro 12ter ou processos ser que lá feita ficar fora esperar sobre eternamente. ou de (ex: sobre sua as processo região Sistemas o Operacionais número 2008/1

4 Tipos Inibiçãode Instrução Profa. Patrícia D. Variável Alternância Soluções TSL Hardware interrupções (apresenta busywait) CostaLPRM/DI/UFES estrita bloqueio Dekker Inibição Algoritmo de Peterson Usa Soluções Sleep/ Wakeup, de software Semáforos, com 13bloqueio Monitores O Sistemas Operacionais 2008/1 Profa. Patrícia Com D. imediatamente reativando-as de Interrupções processo interrompido, DI processo um = disableinterruptei par desativa instruções todas do as = tipo interrupções enableinterrupt DI / EI. aos CostaLPRM/DI/UFES dados as interrupções que compartilhados. está o imediatamente antes que na garante desativadas, sua 14entrar R.C. o depois acesso pode nenhum sua ser de exclusivo Sistemas R.C., sair Operacionais dela. Inibição de Interrupções (2) Problemas 2008/1 É Não Profa. Patrícia D. CostaLPRM/DI/UFES 15 Sistemas Operacionais 2008/1 Profa. Patrícia Inibir o D. tempo exemplo, da Solução DI/EI dispositivos OBS: poder desaconselhável dar aos processos de usuário CostaLPRM/DI/UFES poucas desabilitar interrupções. (p.ex., funciona interrupções pode inibir para instruções perde-se periféricos. interrupções atualizar com conseqüências pode vários por a uma sincronização processadores. 16um ser pelo estrutura conveniente longo tempo danosas. período de com algumas controle). para Sistemas os Por de o Operacionais kernel2008/1 while (true) { /*disable interrupts*/; /*critical section*/; /*enable interrupts*/; /*remainder*/; }

5 Tipos Inibiçãode Instrução Profa. Patrícia D. Variável Alternância Soluções TSL Hardware interrupções (apresenta busywait) estrita bloqueio Soluções Dekker Busywait= Algoritmo de Peterson Basicamente Soluções Sleep/ Wakeup, de software Semáforos, com 17bloqueio MonitoresSistemas Operacionais 2008/1 Profa. Patrícia Problemadainversão Quando D. Conseqüência: com BusyWait Processo espera o que essas ativa ou soluções espera fazem ocupada. é: CostaLPRM/DI/UFES HighPriorityé situação, sua entrada (improdutivo) Ex: R.C. While(vez é um LowPriorityestá o permitida. processo processo selecionado até desperdício == que OUTRO) LowPrioritynunca Se quer o não acesso na mas prioridade: entrar de for, seja ele na espera liberado. sua R.C. em ele um verifica laço se a 18do sua tempo entra {nothing}; R.C. em de e vai é CPU. espera interrompido. a ativa. chance Sistemas Nesta Operacionais de Processo sair da 1a. 2008/1 Variável Profa. Patrícia Tentativa R.C. turn= Tentativa está de 0 R.C. ou bloqueio, -Variável compartilhada, de Bloqueioindica se a D. CostaLPRM/DI/UFESpara não nprocessos: livreturn= em uso. 1 R.C. em uso Problemas A 19 Sistemas Operacionais 2008/1 Profa. Patrícia D. seja podem está testar proposta da concluir 1a. não Tentativa é simultaneamente correta pois os processos que a R.C. CostaLPRM/DI/UFES feita livre, o valor igual isto de é, a turnantes truepor os dois processos que essa podem variável 20um deles. Operacionais 2008/1 turn =0; /*variável global*/ Sistemas Process P i : while (turn == 1) {nothing}; turn = 1; turn = 0;

6 2a. Variável Tentativa de entrar global na para Alternância R.C. indica 2 processos: de Estrita quem é a vez na hora Problemas O Não Profa. Patrícia D. CostaLPRM/DI/UFES 21 Sistemas Operacionais 2008/1 Profa. Patrícia Se obriga D. vezes 2a. Tentativa poderá algoritmo garante a exclusão mútua, mas bloqueado Logo, é possível a alternância a um na mesmo execução processo das R.C. entrar duas CostaLPRM/DI/UFES processo um consecutivamente processo mais a velocidade mais permanentemente. entrar lento. falhar na de 22sua ou entrada na terminar, R.C., sua ficando R.C. o é outro Sistemas ditada Operacionais não pelo 2008/1 O Profa. Patrícia Cada 3a. guarda D. chave entrar fato, (i.e., Tentativa problema na a identificaçãodo R.C. da Entretanto, tentativa anterior processo o que se é que precisa, ela quer de CostaLPRM/DI/UFES se é processo de eles informação intenção. querementrar deve então Assim, estadodos processos 23 na se a R.C.) falhar, sua própria ainda Sistemas Operacionais será 3a. A possível solução a se um baseia outro no entrar uso na de sua uma R.C. Antes a para indicar a intenção de entrada na variável R.C. array manifestado intenção 2008/1 Profa. Patrícia D. correspondente direção Tentativa variável entrar array. Se sua ninguém R.C, o mais processo tiver examina CostaLPRM/DI/UFES a sua ingresso interesse, R.C. na variável ligando o processo o bit indica a sua 24arraye prossegue Sistemas Operacionais em 2008/1 /*Process 0*/ while (turn!=0) /*do nothing*/ /*critical section*/ turn = 1; /*Process 1*/ while (turn!=1) /*do nothing*/ /*critical section*/ turn = 0; /* Process 0*/: while (flag[1]); /*do nothing*/ flag[0] = true; flag[0] = false; enum boolean (false=0; true=1); boolean flag[2]={0,0}; /*Process 1*/: while (flag[0]); /*do nothing*/; flag[1] = true; flag[1] = false;

7 Problemas Agora, Profa. Patrícia Não assim, nenhum bloqueado dentro chegar se problema, um da processo 3a. nenhum Tentativa falha processo fora da sua ficará R.C. eternamente não haverá D. Isso da R.C., devido o a problema isso. Entretanto, ocorre. se o falhar CostaLPRM/DI/UFES testar assegura acontece entrarem à se conclusão o outro exclusão porque simultaneamente não de quer existe que mútua, entrar 25 a o possibilidade outro (comando pois nas não cada R.C. de quer while) processo cada entrar Sistemas antesde processo Operacionais pode e, um A deles marcar a sua intenção de entrar. É 4a. outro, intenção 2008/1 Profa. Patrícia troca o idéia Tentativa mesmo o agora que de entrar elimina é que antesde cada o problema processo testar anterior. a marque intenção a sua do D. CostaLPRM/DI/UFES de linha. algoritmo anterior, porém com uma Problemas 26 Sistemas Operacionais 2008/1 Garante Profa. Patrícia Uma seu D. bloqueado. falha problema flag) dentro a da exclusão da 4a. sua Tentativa mútua R.C. (ou mas mesmo se um após processo setaro CostaLPRM/DI/UFES falha o para fora outro da processo outros R.C. ficará eternamente 27não processos. ocasiona nenhum 5a. Problemão: Na Todos (marcando situação um loopeterno todos processos o seu os desejo processos (situação ligam de os entrar ficarão seus de deadlock). flagspara presos sua Sistemas R.C.). no true while Operacionais Nesta 2008/1 Profa. Patrícia A intenção dele Tentativa D. estado Após tentativa de do entrar outro, anterior na não o R.C. processo havendo sem saber oportunidade assinalava a sua CostaLPRM/DI/UFES 5a. entrar com vez mudar tentativa ao a para testar na posse parceiro. sua de false ). no da R.C, idéia corrige loop, UCP em se depois declina caso (i.e., mudar o seu 28o este outro afirmativo, da problema: processo sua intenção, o também processo Sistemas dando Operacionais quer a 2008/1 /* Process 0*/: flag[0] = true; while (flag[1]); /*do nothing*/ flag[0] = false; /*Process 1*/: flag[1] = true; while (flag[0]); /*do nothing*/; flag[1] = false;

8 5a. Tentativa (cont.) Esta Profa. Patrícia D. CostaLPRM/DI/UFES 29 Sistemas Operacionais 2008/1 Profa. Patrícia Na 5a. um processos indefinidamente Tentativa (cont.) se devido solução é quase correta. Entretanto, existe Entretanto, pequeno problema: a possibilidade dos invalida Livelock D. CostaLPRM/DI/UFES sustentar verdade, às a velocidades proposta ficarem ela essa durante é uma é (problema cedendo como uma relativas possibilidade 30situação longo solução a vez tempo dos mútua um muito geral processos. teórica, para na do cortesia ) o outro Sistemas difícil prática, Operacionais o que de 2008/1 /*Process 1*/: flag[1] = true; while (flag[0]) 5a. problema. { flag[1]= false; /*delay*/ flag[1] = true; } flag[1] = false; P0testa Profa. Patrícia P1testa Tentativa Exemplo D. CostaLPRM/DI/UFES flag[1]. flag[0]. false. Solução P0seta flag[0]para Trata-se P1seta flag[1]para true. 31 Sistemas Operacionais 2008/1 Profa. Patrícia O É de Dekker D. desempate, da primeira solução correta para no problema (proposta bloqueio variável da exclusão década de mútua 60). de dois processos CostaLPRM/DI/UFES similar algoritmo loopde adicional e ao arrayde mútua no algoritmo combina caso (vez/turn) cortesia. intenção. dos as 32 anterior idéias dois para processos de mas realizar variável usa Sistemas uma entrarem o de Operacionais 2008/1 /* Process 0*/: flag[0] = true; while (flag[1]) { flag[0]= false; /*delay*/ flag[0] = true; } flag[0] = false;