Deadlocks (impasses)

Transcrição

1 Deadlocks (impasses)

2 Exemplos de recursos impressoras, drives, tabelas, memória, tempo de processador Sequência de eventos necessária para usar um recurso Solicitar recurso Usar recurso Liberar recurso Se o pedido for negado Pode bloquear e esperar semáforo ou espera ociosa Pode falhar, retornando código de erro

3 O problema do deadlock Um conjunto de processos bloqueados cada qual mantendo um recurso e aguardando por um recurso mantido por outro processo do conjunto. Semaphore x=1; Semaphore y=1; void t1( void) { down( &x); down( &y); } void t2( void) { down( &y); down( &x); }

4 Grafo de alocação Processo de recursos Classe de recurso com 4 instâncias Pi solicita instância de Ri P i R j B solicita S (1 instância de cada tipo de recurso) Pi está mantendo uma instância de Ri P i Rj A detém (mantém) R (1 instância de cada tipo de recurso)

5 Caracterização do deadlock O deadlock pode acontecer se 4 condições ocorrerem simultaneamente: 1) Exclusão mútua: apenas um processo pode utilizar o recurso de cada vez; 2) Posse e espera: um processo que detém pelo menos um recurso, está aguardando para adquirir recursos adicionais mantidos por outros processos; 3) Não-preempção: um recurso pode ser liberado apenas voluntariamente pelo processo que o detém; 4) Espera circular: existe um conjunto de processos {P0, P1,, Pn} aguardando, de tal forma que P0 está aguardando um recurso mantido por P1, P1 está aguardando um recurso mantido por P2,, Pn-1 está aguardando um recurso de Pn e Pn está aguardando um recurso mantido por P0.

6 Exemplo de um grafo de alocação de recursos Grafo com mais de uma instância de cada tipo de recurso

7 Grafo de alocação de recursos com um ciclo mas sem deadlock

8 Detecção de deadlocks com um recurso de cada tipo Quando se tem um grafo com um recurso de cada tipo, um ciclo indica a presença deadlock

9 Fatos Se o grafo não contiver ciclos => não há deadlock Se o grafo contiver ciclo(s): Se houver apenas uma instância de cada tipo de recurso => deadlock Se houver várias instâncias de cada tipo de recurso => possibilidade de deadlock

10 Detecção de deadlocks com vários recursos de cada tipo Algoritmo 1) Procura-se um processo desmarcado, Pi, para o qual a i-ésima linha de R (Ri) seja menor ou igual ao disponível (A): Ri <= A? 2) Se este processo for encontrado, adiciona-se a i-ésima linha de C à A, marca-se o processo como terminado e volta-se ao passo 1 A = A+Ci 3) Se não existir esse processo, o algoritmo termina Ao final do algoritmo, se existirem processos desmarcados, significa que irá ocorrer um deadlock

11 Detecção de deadlocks com vários recursos de cada tipo Exemplo E = [ ] A = [ ] C = R = E: vetor de recursos existentes A: vetor de recursos disponíveis (available) C: matriz de alocação atual (current) R: matriz de requisições Ri <= A? A = A+Ci R3<=A A = A+C3 A=[ ] Ri <= A? A = A+Ci R2<=A A = A+C2 A=[ ] Ri <= A? A = A+Ci R1<=A A = A+C1 A=[ ] A=E!!!

12 Métodos para tratar deadlocks Ignora-se o problema e finge-se que nunca vai ocorrer (algoritmo do avestruz). usado por muitos sistemas operacionais de uso geral (Linux, Windows) Permite-se que o sistema entre em deadlock e depois faz-se a recuperação Assegura-se que o sistema nunca entrará num estado de deadlock

13 Eliminação (morte) de processos Algoritmos de recuperação de deadlocks grosseiro mas simples. Usual em sistemas de uso geral (Windows e Linux) mas improvavél em sistemas de tempo real. Rollback (reversão de estado) necessário gravar o estado do processo periodicamente para ser utilizado quando necessário (deadlock). e.g. pontos de recuperação do Windows Preempção retira-se um recurso de determinado processo, devolvendo-se aquele mais tarde (depende da natureza do processo e do recurso)

14 Algoritmos para evitar deadlocks Trajetória de recursos Análise de estados seguros e inseguros um estado é seguro se não está em deadlock e existe uma ordem de escalonamento na qual todos os processos possam ser executados até sua conclusão. O sistema pode garantir que todos os processos terminarão estado inseguro: pode até ser que todos os processos terminem mas esta garantia não pode ser dada.

15 Algoritmos para evitar deadlocks Trajetória de recursos A solicita Printer A libera Printer

16 Algoritmos para evitar deadlocks Análise de estados seguros e inseguros o primeiro estado é seguro porque há uma ordem de escalonamento (BCA) que permite que todos os processos terminem. Já o segundo estado é inseguro porque permite apenas que B termine: A e C necessitarão de 5 recursos e estarão disponíveis apenas 4. seguro inseguro

17 Prevenção de deadlocks Ataca-se a condição de posse-e-espera Os processos solicitam todos os seus recursos antes de começar. Processo nunca tem de esperar Problema: pode-se não saber quais são os recursos necessários já no início

18 Prevenção de deadlocks Ataca-se a condição de espera circular Recursos ordenados Pedido de recursos feitos por ordem numérica Grafo de recursos nunca terá ciclos

19 Bibliografia [1] Real-Time Systems and Programming Languages. Burns A., Wellings A. 2nd edition [2] Análise de Sistemas Operacionais de Tempo Real Para Applicações de Robótica e Automação. Aroca R. V. Dissertação de Mestrado. [3] Operating System Concepts. Silberschatz, Galvin, Gagne. 8 th edition [4] Sistemas Operacionais Modernos. Tanenbaum 2a edição