Sistemas Operacionais. Prof. André Y. Kusumoto

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Thomaz Fragoso Barreiro
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1 Sistemas Operacionais Prof. André Y. Kusumoto

nunca estará disponível ou um evento que não ocorrerá; Processo A Processo A solicita o Recurso 2 Recurso 1

2 Deadlocks Situação na qual um, ou mais processos, fica impedido de prosseguir sua execução devido ao fato de cada um estar aguardando acesso a recursos já alocados por outro processo; Um processo aguarda um recurso que nunca estará disponível ou um evento que não ocorrerá; Processo A Processo A solicita o Recurso 2 Recurso 1 alocado ao Processo A Recurso 2 Recurso 1 Processo B Recurso 2 alocado ao Processo B Processo B solicita o Recurso 1 2/14

3 Deadlocks Consequência, na maioria das vezes, do compartilhamento de recursos, como dispositivos, arquivos e registros entre processos concorrentes em que a exclusão mútua é exigida; Torna-se cada vez mais frequente e crítico pela implementação de paralelismo de forma intensiva pelos SOs Melhor ilustração, Lei do Kansas, início do séc. XX Quando dois trens se aproximam um do outro em um cruzamento, ambos devem parar completamente e nenhum dos dois deve ser posto em marcha novamente, até que o outro tenha partido. 3/14

4 Deadlocks Para que ocorra a situação de deadlock, quatro condições são necessárias simultaneamente (Coffman, Elphick e Shoshani, 1971): 1. Exclusão mútua: cada recurso compartilhado só pode estar alocado a um único processo em um determinado instante; 2. Espera por recurso: um processo, além dos recursos já alocados, pode estar esperando por outros recursos; 3. Não-preempção: um recurso não pode ser liberado de um processo só porque outros processos desejam o mesmo recurso; 4. Espera circular: um processo pode ter de esperar por um recurso alocado a outro processo, e vice-versa. Problema de deadlock existe em qualquer sistema multiprogramável. Considerar tipo do sistema e o impacto no desempenho Ex. Sistema de tempo real que controla uma usina nuclear x Sistema de tempo compartilhado comum. 4/14

5 Prevenção de Deadlock Garantir que uma das quatro condições, necessárias para sua existência, nunca se satisfaça Exclusão Mútua (1/4) Ausência da exclusão mútua certamente acaba com o problema do deadlock Entretanto, sem a exclusão mútua, poderá ocorrer séria inconsistências Resultado de problemas decorrentes do compartilhamento de recursos entre processos concorrentes. 5/14

6 Prevenção de Deadlock Garantir que uma das quatro condições, necessárias para sua existência, nunca se satisfaça Espera por recurso (2/4) Definir que processos que já possuam recursos garantidos não devem requisitar novos recursos. Uma forma de se implementar é pre-alocar todos os recursos necessários de um processo antes do início de sua execução. Todos os recursos devem estar disponíveis antes da execução, caso contrário, processo permanecerá aguardando Grande desperdício na utilização de dos recursos do sistema Dificuldade em se determinar o número de recursos antes da sua execução Starvation, caso os recursos nunca estejam disponíveis ao mesmo tempo 6/14

7 Prevenção de Deadlock Garantir que uma das quatro condições, necessárias para sua existência, nunca se satisfaça Não-preempção (3/4) Permitir que um recurso seja retirado de um processo no caso de outro processo necessitar do mesmo recurso Essa liberação pode ocasionar sérios problemas, até impedindo a continuidade de execução de um processo Outro problema é a possibilidade de um processo sofrer starvation, pois mesmo após garantir os recursos para a sua execução, terá que liberá-los sem concluir seu processamento 7/14

8 Prevenção de Deadlock Garantir que uma das quatro condições, necessárias para sua existência, nunca se satisfaça Espera Circular (4/4) Forçar um processo a possuir apenas um recurso por vez. Caso o processo necessite de outro recurso, o recurso alocado deve ser liberado Essa condição, restringiria muito o grau de compartilhamento e o processamento dos programas Na prática, a prevenção do deadlock é bastante limitada, portanto, não é utilizada 8/14

9 Detecção de Deadlock Mecanismo que determina a existência da situação de deadlock, permitindo identificar os recursos e processos envolvidos no problema Os sistemas operacionais devem manter estruturas de dados capazes de identificar cada recurso do sistema, o processo que o está alocando e os processos que estão à espera da liberação do recurso Toda vez que um recurso é liberado ou alocado por um processo, a estrutura deve ser atualizada Geralmente, os algoritmos que implementam esse mecanismo deve percorrer toda estrutura sempre que um processo solicita um recurso. Sistemas de tempo compartilhado, o ciclo de busca não deve comprometer o desempenho e a confiabilidade do sistema. Entretanto, sistemas de tempo real, devem verificar constantemente, ocasionando o maior overhead, em função de uma maior segurança. 9/14

10 Correção de Deadlock Uma solução bastante utilizada pela maioria dos sistemas é, simplesmente, eliminar um ou mais processos envolvidos e desalocar os recursos já garantidos. Quebra da espera circular. Solução pode não ser tão simples processo atualizando um arquivo ou imprimindo uma listagem Sistema deve garantir a liberação sem problemas Processo liberado não têm como ser recuperados A escolha do processo a ser eliminado é feita, normalmente, de forma aleatória, ou então com base em algum tipo de prioridade Solução que pode consumir tempo considerável do processador elevar o overhead do sistema 10/14

11 Correção de Deadlock Solução menos drástica envolve a liberação de apenas alguns recursos alocados aos processos para outros processos, até que o ciclo de espera termine Para que essa solução seja eficiente, o sistema deve suspender um processo, liberar seus recursos e, após a solução do problema, retornar a execução, sem perder o processamento já realizado Esse mecanismo é conhecido como rollback Gera overhead Difícil de ser implementado, por ser bastante dependente da aplicação que está sendo processada. 11/14

12 Referências MACHADO, F. B., MAIA, L. P. Arquitetura de Sistemas Operacionais. Rio de Janeiro : LTC, SILBERSCHATZ, A. GALVIN, P. B. GAGNE, G. Fundamentos de Sistemas Operacionais. Rio de Janeiro : LTC, SILBERSCHATZ, A. GALVIN, P. B. GAGNE, G. Sistemas Operacionais com Java. Rio de Janeiro : Elsevier, TANENBAUM, A. S.; WOODHULL, A. S. Sistemas Operacionais. Porto Alegre: Bookman, Notas de aula Prof. Dr. Carlos Henrique Neto Lahoz - UNIP. 12/12

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