Sumário. Deadlock. Definição. Recursos. M. Sc. Luiz Alberto

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1 Sumário Condições para Ocorrência de Modelagem de Evitando deadlock Algoritmo do banqueiro M. Sc. Luiz Alberto Aula - SO 1 Definição Um conjunto de N processos está em deadlock quando cada um dos N processos está bloqueado à espera de um evento que somente pode ser causado por um dos N processos do conjunto. Esta situação só poderá ser alterada por alguma iniciativa que parta de um processo fora do conjunto de N processos. s podem ocorrer quando vários processos recebem direitos de acesso exclusivo a dispositivos, arquivos, registros e etc. Qualquer coisa que pode ser usado por um único processo em um determinado instante de tempo. Preemptivo pode ser retirado do processo sem efeito colateral. Ex.: memoria. Não-preemptivo Recursos Não é possível retirar esse tipo de recurso do processo sem causar falha. Ex.: gravador de CD. Aula - SO 2 Aula - SO 3

2 Um processo poderá utilizar um recurso somente na seguinte sequencia: 1. requisição se requisição não puder ser satisfeita, o processo fica bloqueado 2. uso Recursos processo pode operar no recurso 3. liberação processo libera o recurso Condições para Ocorrência de 1) Condição de Exclusão Mútua Em um determinado instante, cada recurso está em uma de duas situações: Ou associado a um único processo Ou disponível 2) Condição de Posse e Espera Processos que, em um determinado instante, retêm recursos concedidos anteriormente podem requisitar novos recursos. Aula - SO 4 Aula - SO 5 Condições para Ocorrência de 3) Condição de Não-Preempção Recursos concedidos previamente a um processo não podem ser forçosamente tomados desse processo. Eles devem ser explicitamente liberados pelo processo que os retém. 4) Condição de Espera Circular Deve existir um encadeamento circular de dois ou mais processos; cada um deles encontra-se à espera de um recurso que está sendo usado pelo membro seguinte dessa cadeia. Modelagem de Cada processo e representado por um círculo e cada recurso por um quadrado. Uma seta do recurso R para o processo A significa que o recurso R esta alocado para o processo A (a) e uma seta do processo B para o recurso S significa que B solicitou pelo recurso S e esta esperando por esse recurso (b). Aula - SO 6 Aula - SO 7

3 Modelagem de Se ha um ciclo no grafo, ha deadlock. Na gura acima (c) o processo C possui o recurso U e espera pelo recurso T. O processo D possui o recurso T e espera U, ou seja, os processos C e D estão em deadlock. Modelagem de Execução sequencial Se os processos A B e C forem executados sequencialmente não haverá deadlock, porem não há paralelismo. Aula - SO 8 Aula - SO 9 Modelagem de Modelagem de Ocorrência de deadlock Ao construir o grafo de alocação de recursos, é possível notar que formou-se um ciclo, o que indica que haverá um deadlock no sistema. Evitando o deadlock Se o sistema operacional tem conhecimento do possível acontecimento de deadlock, ou seja, se o recurso que o processo requisitou já esta alocado por outro processo e essa requisição formará um ciclo no grafo, o sistema operacional pode bloquear o processo antes de aceitar a requisição. Aula - SO 10 Aula - SO 11

4 Condições para Ocorrência de Em geral, quatro estratégias são usadas para tratar deadlock: Ignorar por completo o problema Algoritmo do Avestruz. Detecção e recuperação Deixar os deadlocks ocorrerem, detectá-los e agir. Anulação dinâmica por meio de uma alocação cuidadosa de recursos. Prevenção, negando estruturalmente uma das quatro condições necessárias para gerar um deadlock. Como existem 4 condições necessárias para a ocorrência de deadlocks, uma maneira de impedir que estes ocorram e fazer com que uma destas 4 condições não seja nunca verdadeira. Aula - SO 12 Aula - SO 13 Impossibilitar a exclusão mutua: restringir ao máximo o numero de processos que podem solicitar um determinado recurso. Impressoras: spool de impressão (o recurso só pode ser solicitado ao gerenciador de impressão) Bloqueio de registros: SGBD Problemas: nem todos os recursos podem ser gerenciados por um processo único. Impossibilitar a posse e espera: impedir que os processos possuam recursos enquanto esperam por outros. Técnica 1: fazer com que os processos solicitem todos os recursos que necessitam, antes da execução. Problema: necessidade de conhecimento futuro, utilização não otimizada de recursos. Tecnica 2: um processo que solicita recursos deve liberar todos os recursos que adquiriu anteriormente para depois tentar adquirir de uma vez todos os recursos necessários. Problema: programação mais complexa, não previne o deadlock, apenas reduz a sua probabilidade de ocorrência. Aula - SO 14 Aula - SO 15

5 Impossibilitar a não preempção: garantir que sempre haja uma maneira de retirar um recurso de um processo. Problema: nem sempre é útil (ex: impressora) e pode conduzir a resultados inesperados (ex: bloqueio de registros). Impossibilitar a espera circular: impedir ciclos na alocação de recursos. Técnica: impor uma numeração global de todos os recursos do sistema e fazer com que os processos sigam esta ordem na requisição de recursos. Problema: grande quantidade de recursos (posições em tabelas, registros bloqueados, etc). Aula - SO 16 Aula - SO 17 Evitação de deadlock Um sistema está em estado seguro se há garantia de que não haverá deadlock. Caso contrário o sistema está em estado inseguro. O algoritmo de impedimento de deadlock deve garantir que o sistema nunca que em estado inseguro. ALGORITMO DO BANQUEIRO Objetivo: garantir o credito aos correntistas de um banco Entidades: clientes: processos unidade de crédito: recursos banqueiro: sistema operacional Algoritmo: Se uma solicitação de recursos leva a um estado seguro, atende-a. Senão, a solicitação e adiada por um tempo (processo bloqueado) solicitação segura: o banqueiro tem recursos suficientes para atender pelo menos um cliente. Aula - SO 18 Aula - SO 19

6 Evitação de deadlock Algoritmo do banqueiro para um recurso Conclusões O deadlock é um problema que pode ocorrer em um sistema onde: os processos detém recursos exclusivamente e; estando de posse de um recurso, o processo pode solicitar um outro recurso e; o recurso só pode ser liberado pelo próprio processo. Neste quadro, o deadlock e caracterizado pela presença de ciclos no grafo de alocação de recursos. Aula - SO 20 Aula - SO 21 Conclusões Dúvidas? Apesar de teoricamente possível, o tratamento de deadlocks e uma operação complexa. As técnicas propostas são de dois tipos: permitem que o processo solicite recursos em qualquer ordem e detectam o deadlock apos a sua ocorrência, causando um grande overhead no sistema (detecção e recuperação). restringem a ordem na qual os processos podem solicitar recursos, aumentando a complexidade da programação (prevenção) A maioria dos sistemas operacionais não utiliza nenhuma técnica de tratamento de deadlocks Aula - SO 22 Aula - SO 23