Tema 3: Coordinacin y Sincronizacin de Procesos

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Tema 3 Coordinación y Sincronización de Procesos

• 1. Introducción
• 1.1. Principios de Concurrencia
• 1.2. Problemas que introduce la Concurrencia
• 1.3. Interacción entre Procesos
• 2. El Problema de la Exclusión Mutua
• 2.1. Presentación del Problema
• 2.2. Requisitos para las Soluciones
• 3. Soluciones Hardware
• 3.1. Deshabilitación de Interrupciones
• 3.2. Instrucciones Especiales de la Máquina
  TestSet
• 3.3. Instrucciones Especiales de la Máquina Swap
• 3.4. Propiedades de estas Soluciones
• 4. Soluciones Software
• 4.1. Algoritmo de Dekker
• 4.2. Algoritmo de Peterson
• 5. Mecanismos del Sistema Operativo y del
  Lenguaje
• 6. Problemas Clásicos de Sincronización
• 7. Interbloqueo e Inanición
• 8. Modelos de Representación

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1.1. Principios de Concurrencia

• Conceptos fundamentales en SO modernos
  relacionados con gestión de procesos e hilos
• Multiprogramación Varios procesos ejecutándose
  simultáneamente en un único procesador
• No paralelismo real, sobrecarga en cambios de
  proceso
• Eficiencia
• Multiproceso Varios procesos en sistema
  multiprocesador
• Procesamiento Distribuido Procesos que se
  ejecutan en sistemas de computadoras múltiples y
  remotas.
• Definición de Concurrencia y de Procesos
  Concurrentes
• Procesos concurrentes ? Aquellos que intercalan
  y/o superponen su ejecución
• Gestión Concurrencia ? gestión de varios procesos
  o hilos

Tiempo
P1
P2
P3
a) Intercalación
P1
P2
P3
b) Intercalación y superposición
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1.2. Problemas que introduce la Concurrencia

• Multiprogramación, multiproceso y procesamiento
  distribuido presentan los mismos problemas
  independientemente del número de procesadores.
• Problemas para compartir recursos globales no
  compartibles
• Procedimiento echo ()
• Entrada(x)
• salx
• Salida(sal)
• End.
• Problemas de sincronización en la coordinación de
  procesos
• Proceso P1 Proceso P2
• i1 i1
• ..... ...
• ix iy
• Sincronización Sincronización
• Resto Resto
• Dificultad de asignar los recursos de forma
  óptima ? Uso ineficiente de los recursos.

Problemas? Solución?
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1.3. Interacción entre Procesos

• Ejecución concurrente procesos ? Interacción
• Contención Procesos que compiten por el mismo
  recurso
• Comunicación Procesos que necesitan comunicarse
  provocando el intercambio de información.
• Interacción entre procesos
• Se consideran las secuencias de instrucciones
  ejecutadas por cada proceso
• Se ignora la velocidad del procesador y el tiempo
  de llegada de señales
• Garantizar corrección de la ejecución de procesos
  concurrentes bajo cualquier secuencia de
  intercalado de instrucciones
• Si cambia hardware o secuencia llegada señales ?
  distinto intercalado de instrucciones pero
  programa sigue siendo correcto.
• Dadas dos instrucciones I1 y I2 de dos procesos
  P1 y P2, podemos distinguir dos casos
• fin(I1) ? comienzo (I2) ? Ejecución Secuencial
• comienzo (I2) lt fin (I1) ? Hay que garantizar que
  el resultado es cualquiera de las dos posibles
  secuencias obtenidas por la ejecución de una
  instrucción tras la otra

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1.3. Interacción entre Procesos

• Procesos independientes ? Competencia de procesos
• Proceso independiente ? No afecta ni es afectado
  por la ejecución de otros procesos en el sistema
• Conflicto ? compiten por el uso de los recursos.
• Acceso Exclusivo a Recursos no Compartibles
• Varios procesos usan recurso no compartible ?
  sólo uno accede al recurso en un momento
  determinado
• Sistema Operativo
• Asigna recursos garantizando su uso exclusivo
• Ofrece mecanismos para que los procesos puedan
  expresar la forma de acceso a los recursos
• Bloqueo de procesos. Ejemplo
• Espera indefinida. Ejemplo
• Procesos que cooperan
• Procesos que cooperan ? Comparten datos con otros
  y, por tanto, su ejecución afecta o puede ser
  afectada por la ejecución de los otros.
• No son independientes sino que se conocen en
  cierta medida.
• Cooperan compartiendo recursos (memoria global,
  )
• Comunicación más directa ? primitiva de paso de
  mensajes
• Se requieren mecanismos que permitan a los
  procesos comunicarse y sincronizarse.

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1.3. Interacción entre Procesos

• Cooperación de Procesos por Compartición de
  Recursos
• Procesos no tienen un conocimiento explícito de
  los otros
• Cooperan gracias al acceso a datos compartidos
• Son conscientes de que los otros pueden acceder a
  los mismos datos
• Cooperación
• Hay que asegurar la gestión correcta de los datos
  compartidos
• Sistema Operativo debe proporcionar mecanismos de
  control que ayuden a garantizar la integridad de
  tales datos
• Ejemplo
• Datos a y b que deben cumplir a b
• P1 P2
• a a 1 b b 2
• b b 1 a a 2
• Acceso exclusivo al recurso compartido, para
  garantizar coherencia e integridad de datos,
  Bloqueo de procesos y Espera Indefinida
• Cooperación de Procesos por Comunicación
• Procesos participan en una labor común para todos
  los procesos.
• Comunicación es una forma de coordinar o
  sincronizar las distintas actividades

Supóngase ahora la secuencia de ejecución
siguiente i11, i21, i12, i22
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2. El Problema de la Exclusión Mutua

• 2.1. Presentación del Problema
• P1, P1, ...Pn que ejecutan el siguiente código
  sobre R1, ...Rm
• Código inicial Pi
• Repeat
• Sección crítica de Pi para usar Rj
• Código que no es sección crítica
• ...
• Sección crítica de Pi para usar Rk
• Código que no es sección crítica
• Forever
• Procesos ejecutan Sección Crítica
• Código de acceso a recursos compartidos no
  compartibles
• Hay que garantizar que cuando P está en su
  sección crítica usando el recurso R, ningún Q
  puede estar ejecutando sus secciones críticas
  para el recurso R
• Ejecución de las secciones críticas de los
  procesos es mutuamente exclusiva en el tiempo
• Ejemplo R1 y R2 y P1, P2 y P3 con el
  siguiente comportamiento

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2.1. Presentación del Problema de la Exclusión
Mutua

• Problema Sección Crítica ? Encontrar un protocolo
  que permita la cooperación de los procesos.
• Protocolo
• Sección de entrada
• Proceso pide permiso para entrar en la sección
  crítica
• Lo consigue ? ejecuta las instrucciones de la
  sección crítica
• Cualquier otro proceso debe esperar
• Sección de salida
• El proceso abandona la sección crítica
  permitiendo a otro entrar.
• Estructura típica de un proceso
• Código inicial
• repeat
• Sección de Entrada
• Sección crítica
• Sección de Salida
• Resto del código que no es sección crítica
• forever

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• 2.2. Requisitos para las Soluciones
• Exclusión Mutua De los procesos con SC para
  acceder a un recurso, sólo uno gana el permiso
  para entrar en ella en un instante dado
• Progreso Procesos que no están en su SC ni
  tienen interés en entrar, no pueden evitar que
  otros procesos que sí quieren entrar lo hagan.
• Espera limitada Cuando un proceso quiere entrar
  en su SC, es necesario asegurar que lo haga en un
  tiempo finito.
• No se puede suponer nada de la velocidad relativa
  de los procesos excepto que es no nula
• 2.3. Problemas Derivados de la Exclusión Mutua
• Interbloqueo
• Inanición

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3. Soluciones Hardware

• Ayuda hardware facilita solución del problema y
  es eficiente
• 3.1. Deshabilitación de interrupciones
• Máquina monoprocesador ? Intercalación de
  instrucciones
• Proceso continua ejecución hasta que termine o le
  interrumpan
• Garantizar exclusión mutua ? impedir interrupción
  proceso
• Protocolo
• Repeat
• Inhabilitar interrupciones
• Sección crítica
• Habilitar interrupciones
• Resto
• Forever
• Exclusión Mutua Garantizada
• Rendimiento
• Inadecuada para arquitecturas multiprocesador

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3.2. Instrucciones especiales de la máquina test
and set

• Hardware garantiza accesos exclusivo a una
  posición de memoria
• Solución a la exclusión mutua ? desarrollo de
  instrucciones máquina que realicen varias
  acciones atómicamente.
• Implementación
• TestandSet (var origenboolean)boolean
• begin
• Test_and_setorigen
• origen true
• end.
• Esta instrucción se ejecuta atómicamente
• Protocolo
• Se define una variable booleana lock a false.
• Repeat
• while (TestandSet(lock))do nada
• Sección crítica
• lockfalse

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3.3. Instrucciones especiales de la máquina swap

• También se ejecuta atómicamente.
• Implementación
• Swap(var a, b boolean)
• var tempboolean
• Begin
• tempa
• ab
• btemp
• End.
• Protocolo para solucionar la exclusión mutua
• Variable global lock false variable privada
  key
• Repeat
• keytrue
• repeat Swap(lock, key) until keyfalse
• Sección crítica
• lock false

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• 3.4. Propiedades de las soluciones con
  instrucciones máquina
• Son soluciones aplicables a cualquier número de
  procesos en sistemas con memoria compartida,
  tanto en mono como en multiprocesadores
• Simple y fácil de verificar
• Puede usarse para disponer de varias secciones
  críticas ya que cada sección crítica puede
  definirse con su propia variable.
• Se produce espera activa
• Puede producirse inanición. Cuando un proceso
  abandona su sección crítica y es necesario elegir
  al siguiente, la selección es arbitraria.

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4. Soluciones Software

• Se basan en exclusión mutua por hardware en el
  acceso a memoria
• 4.1. Algoritmo de Dekker
• Primer Intento
• P0 y P1 comparten variable global turno con valor
  inicial 0
• P0 P1
• .... .....
• while turno ? 0 do nada while turno ? 1 do
  nada
• sección crítica sección crítica
• turno 1 turno 0
• resto código resto código
• Garantiza la exclusión mutua
• No satisface la condición de progreso
• Segundo Intento
• Variable global compartida señal array0..1 of
  boolean / falso /
• P0 P1

Qué ocurre si intercambiamos el orden de poner a
cierto la señal y el bucle while?
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• Tercer Intento.
• Variable global señal array0..1 of boolean
  / valor inicial falso /
• P0 P1
• .... ....
• señal0cierto señal1cierto
• while señal1 do begin while señal0 do begin
• señal0falso señal1falso
• espera(tiempo) espera(tiempo)
• señal0cierto señal1cierto
• end end
• sección crítica sección crítica
• señal0 falso señal1 falso
• resto resto
• Se garantiza la exclusión mutua
• Hay alguna condición que no se cumple
• Algoritmo de Dekker

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• Algoritmo de Peterson
• Variables compartidas señal array0..1 of
  boolean / falso / y turno0..1 su valor
  inicial no tiene relevancia
• P0 P1
• .... ....
• señal0cierto señal1cierto
• turno 1 turno 0
• while (señal1 while (señal0
• y turno 1) do nada y turno 0) do nada
• sección crítica sección crítica
• señal0falso señal1falso
• resto código resto código
• Garantiza la exclusión mutua.
• Satisface también el requerimiento de progreso y
  de espera limitada
• Problema soluciones software
• Difíciles de generalizar para cualquier número de
  procesos o para problemas muy complejos.

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• Algoritmo de la Panadería
• Atención en tiendas Cliente coge nº, dependiente
  atiende primero al que tenga un número más bajo.
• Problema Garantizar que dos clientes no reciben
  el mismo nº
• Empate ? Atender 1º al proceso con menor
  identificador.
• Implementación
• elección vector de n posiciones booleanas /
  falso /
• número vector de n posiciones enteras / ceros
  /
• Estructura de cada proceso, Procesoi
• repeat
• eleccióni? verdadero
• númeroi? max(número0?,..., númeron-1?) 1
• / max(a0, a1, ..., an-1) es un número k tal
  que k ? ai para i 0, 1, ..., n-1 /
• eleccióni? falso
• for j0 to n-1 do
• begin
• while elecciónj? do nada
• while (númeroj? ? 0) y
• (númeroj?, j) lt (númeroi?, i) do
  nada

Garantiza la exclusión mutua?
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5. Mecanismos del Sistema Operativo y del Lenguaje

• 5.1. Construcciones para indicar la concurrencia
• Expresar la concurrencia dentro del lenguaje de
  programación
• División ejecución secuencial en varias
  secuencias paralelas
• Fusión varias secuencias paralelas en una
  secuencia secuencial
• parbegin/parend o cobegin/coend para expresar el
  comienzo y fin de un conjunto de enunciados que
  deben ejecutarse paralelamente
• parbegin
• enunciado1
• enunciado2
• .......
• enunciadox
• parend
• Ejemplo x (-b (b?2 - 4?a?c) ?5)/(2?a)
• Procesador Secuencial Procesador Paralelo
• 1 b?2 1 parbegin
• 2 4?a temp1 -b
• 3 4?a?c temp2 b ? 2
• 4 b?2-4?a?c temp3 4 ? a

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5.2. Semáforos

• 5.2.1 Definición
• Cooperación de procesos mediante intercambio de
  señales
• Proceso debe detenerse en una posición
  determinada hasta que reciba una señal
  específica.
• Para señalizar se usan variables especiales
  llamadas semáforos
• Semáforo Variable entera accesible sólo por
  operaciones de inicialización y operaciones
  atómicas wait y signal o P y V.
• Definición de P(S) y V(S)
• P decrementa valor S si pasa a ser negativo,
  bloquea proceso
• V libera el semáforo incrementando valor S. Si el
  valor no es positivo, se desbloquea un proceso
  bloqueado por una operación P.
• Semáforos binarios y de cuenta
• Semáforo Binario 0?(valor semáforo) ? 1
• Semáforo de Cuenta puede tomar valores enteros
  positivos
• 5.2.2 Implementación
• Spinlock
• P(S) while Slt0 do nada V(S) S S1
• S S-1
• Requiere Operaciones de Modificación semáforo
  atómicamente
• Operación test y modificación también
  atómicamente
• Espera Activa ? Baja Eficiencia

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5.2. Semáforos

• 5.2.2. Implementación Sin Espera Activa
• Definición de semáforo utilizando colas de
  procesos (de sus PCB)
• Cambio de estado de los procesos
• Type semaphore record
• Value integer
• L List of process
• End
• P(S) V(S)
• S.valueS.value-1 S.valueS.value1
• if S.value lt 0 if S.value lt 0
• then begin then begin
• process ? S.L process ? S.L.
• Block(process) Wakeup(Process)
• end end
• Lista procesos espera ? Lista enlazada de los PCB
  de los procesos
• La lista puede utilizar cualquier estrategia de
  cola (fifo, etc.).

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5.2. Semáforos

• 5.2.3. Uso
• Solución al problema de la sección crítica de
  n-procesos.
• Procesos comparten un semáforo llamado mutex con
  valor inicial 1
• Proceso
• Repeat
• Wait(mutex)
• Sección crítica
• Signal(mutex)
• Resto
• Until false
• Solucionar varios problemas de sincronización.
• P1 y P2 con sentencias S1 y S2 ? Ejecución S2
  sólo después de S1
• Procesos comparten semáforo sinc con valor
  inicial 0
• P1 P2
• S1 P(Sinc)
• V(sinc) S2

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5.3. Monitores

• 5.3.1. Definición
• Construcciones sincronización alto nivel ?
  datosoperaciones definidas por el
  programador
• Acceso a Datos ? Operaciones
• 1 proceso activo en el monitor
• Type nombre-monitor monitor
• Declaración de variables
• Procedure entry P1(...)
• Begin ... end
• ...
• Procedure entry Pn(...)
• Begin ... end
• Begin
• Código inicialización
• End.
• 5.3.2. Variables de condición
• Condición c Operaciones wait( c)
• o signal(c )

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5.3. Monitores

• 5.3.3 Monitores tipo Mesa/Hoare
• Proceso Q espera en condición x, P ejecuta
  x.signal ? Q se reanuda
• P y Q ejecutándose en el monitor ? P o Q se
  suspende
• 5.3.4. Implementación de los monitores usando
  semáforos
• Para cada monitor, se usa un semáforo mutex con
  valor inicial 1
• Antes de entrar al monitor ? proceso ejecuta
  wait(mutex)
• Después de salir ? signal(mutex)
• Semáforo next, valor inicial 0
• procesos que hacen signal pueden suspenderse a sí
  mismos
• Variable next-count indica nº procesos parados en
  next.
• Procedimiento F wait(mutex)
• ...
• cuerpo de F
• ...
• if next-countgt0 then signal(next)
• else signal(mutex)
• 5.3.5. Implementación de condiciones usando
  semáforos

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• 5.4. Regiones críticas
• Construcciones de sincronización de alto nivel
  que solucionan algunos problemas planteados por
  uso incorrecto de semáforos
• Requieren variable v tipo T compartida entre
  todos los procesos
• Var v shared T
• B expresión booleana que gestiona el acceso a la
  región crítica
• Acceso a v sólo dentro de la sentencia region de
  la forma region v when B do S
• Modo de funcionamiento
• Mientras se ejecuta S, ningún otro proceso puede
  acceder a v
• Evaluación de B cuando proceso intenta entrar en
  región crítica
• Si es cierta, se ejecuta S
• Si no, proceso libera exclusión mutua y espera B
  cierta y ningún otro proceso esté en la región
  asociada a v
• Ejemplo
• 5.5. Paso de mensaje
• Procesos que cooperan ? necesitan intercambiar
  información
• Paso de mensajes También puede servir para
  sincronizar procesos.
• Mecanismo apto para mono, multiprocesador y
  sistemas distribuidos
• Primitivas
• Send(destino, mensaje)

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6. Problemas Clásicos de Sincronización

• 6.1. El problema de los Lectores / Escritores
• Procesos lectores leen buffer ? permitido acceso
  simultáneo al buffer
• Procesos escritores escriben ? necesario
  exclusión con lectores y con otros escritores
• Solución
• Semáforo mutex (1) exclusión mutua actualizando
  lect
• Semáforo escr (1) exclusión mutua para
  escritores y 1er. o último lector que entra o
  sale de sección crítica, para evitar que,
  mientras se esté leyendo, entre un proceso
  escritor.
• Variable lect nº de procesos leyendo en el
  buffer
• Proceso lector Proceso escritor
• P(mutex) P(escr)
• lectlect1 ...
• if lect1 then P(escr) Escribir
• V(mutex) ...
• Leer V(escr)
• P(mutex)
• lectlect-1
• if lect 0 then V(escr)
• V(mutex)

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6.2. Problema General de varios Lectores /
Escritores

• Semáforos de cuenta R y W con valores iniciales 0
  y N
• Protocolo acceso a buffer compartido
• Lectores Escritores
• P(R) P(W)
• Coger una entrada Coger una entrada
• leer de la entrada Escribir en la entrada
• soltar la entrada Soltar la entrada
• V(W) V(R)
• Coger y Soltar entrada buffer ? array de
  semáforos binarios que permite acceso exclusivo a
  una entrada buffer con valor inicial 1
• Variables compartidas i 0 a N-1, mutex1, n0,
  n10 ne0
• Lectores Escritores
• P(R) P(W)
• P(mutex) P(mutex)

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• Solución con semáforos de cuenta
• n inicializado a 0 y s inicializado a 1
• Productor Consumidor
• repeat repeat
• producir x wait(n)
• wait(s) wait(s)
• bufferentx ybuffersal
• signal(s) signal(s)
• signal(n) consumir y
• forever forever

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6.3. Problema de los Filósofos Comilones

• Filósofo come si tiene ambos palillos
• Palillos ? Array de semáforos binarios valor
  inicial 1
• filósofoi
• repeat P(palilloi?) P(palillo(i1) mod 5?)
• comer
• V(palilloi?) V(palillo(i1) mod 5?)
• pensar
• until falso
• Inanición
• 6.4. Problema de los Filósofos comilones con
  Monitores
• var estadoarray0..4 of (pensando, hambriento,
  comiendo) ? filósofoi pone estadoi comiendo
  si estadoi4mod5?comiendo y estadoi1mod5?comi
  endo
• Var self array0..4 of condition ? filósofoi
  puede retrasarse cuando está hambriento pero no
  puede conseguir ambos palillos.
• Monitor fc controla la distribución de los
  palillos
• Filósofo, antes de empezar a comer, invoca coger
  que puede resultar la suspensión del proceso
  filósofo y después de comer invoca soltar

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6.3. Problema de los Filósofos Comilones con
Monitores

• Type filósofos-comilones monitor
• var
• estadoarray0..4 of (pensando, comiendo,
  hambriento)
• self array0..4 of condition
• Procedure entry coger(i0..4)
• begin
• estadoihambriento
• test(i)
• if estadoi ? comiendo then selfi.wait
• end
• Procedure entry soltar(i0..4)
• begin
• estadoipensando
• Test(i4 mod 5)
• Test(i1 mod 5)
• end
• Procedure test(k0..4)

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7. Interbloqueo e Inanición

• 7.1. Principios de interbloqueo.
• Sistema multiprogramado ? varios procesos
  compiten por uso de varios recursos
• Cada recurso puede consistir en varias unidades
  idénticas.
• Proceso pide recurso? Vale cualquier ejemplar
  disponible
• Protocolo uso recurso
• Solicitud Recurso solicitado no puede concederse
  inmediatamente ? proceso espera
• Uso Proceso utiliza el recurso
• Liberación.
• Procesos P1, P2, y dos recursos R1, R2 P1 pide
  (R1) pide(R2)
• P2 pide(R2) pide(R1)
• Interbloqueo Situación en que varios procesos se
  quedan bloqueados y no terminan su ejecución
• Inanición Proceso espera indefinidamente
  concesión de recurso que siempre se concede a
  otro que también lo está esperando ? Depende de
  la gestión que se haga de los recursos cuando se
  liberan
• 7.2. Condiciones de deadlock
• Condiciones sine qua non (simultáneas)
• Exclusión mutua Solo un proceso en cada momento
  puede usar el recurso. Otro proceso lo quiere ?
  espera a que lo liberen
• Mantener y espera Debe ? proceso que mantenga un
  recurso y que espere recursos adicionales
  mantenidos por otros procesos.
• No requisamiento los recursos no pueden ser
  requisados
• Espera circular debe ? procesos esperando de
  forma circular.

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8. Modelos de Representación

• Modelo Estructura de datos que representa lo
  relevante del sistema en relación con los
  Interbloqueos Procesos, Tipos de Recursos y
  Unidades, Recursos retenidos y Peticiones
  pendientes, etc.
• 8.1. El Modelo Gráfico.
• Grafos de Asignación de Recursos, grafos
  dirigidos no simples
• G(V,A,f), donde Vp1,...,pn r1,...,rm,
  Aristas
• f A?P?R?R?P
• f(a)(pi,rj) ? petición pi está a la espera de
  una unidad de rj.
• Si f(a)(rj,pi) ? asignación pi tiene retenida
  una unidad de rj.
• Grafo con ciclos ? puede haber interbloqueo
• 1 unidad de cada recurso ? ciclo ? interbloqueo.
  En cualquier caso procesos bloqueados forman
  parte de algún ciclo
• Ejemplo anterior añadimos arco (p3,r2)

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8.2. Modelo Matricial

• Consiste en representar el estado del sistema a
  través de una serie de matrices, por ejemplo las
  siguientes
• Pp1,...,pn. Procesos que hay en el sistema.
• Rr1,...,rm. Tipos de recursos.
• M. Utilización o Necesidades máximas de recursos.
  Mij es el número máximo de unidades de rj que
  puede necesitar simultáneamente pi.
• C. Recursos retenidos. Cij es el número de
  unidades de rj que tiene retenidas en un instante
  pi.
• N. Necesidades Futuras máximas. NM-C.
• T. Cantidad de recursos totales. Tjunidades del
  recurso rj.
• A. Cantidad de recursos disponibles. AjTj-SiCij.
• Q. Peticiones pendientes. Qij es el número de
  unidades de rj por las que espera pi.

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9. Mecanismos de Gestión del Interbloqueo

• Estrategias básicas para tratar el problema.
• Detectarlo y hacer una recuperación del sistema.
• Protocolo acceso a recursos Prevenir y Evitar
• 9.1. Prevenir Interbloqueos
• Restringe la forma de solicitar los recursos
• Evitar una de las 4 condiciones necesarias para
  interbloqueo
• Exclusión mutua Recursos intrínsecamente no
  compartibles
• Holdwait ? P pide recurso ? no puede tener otro
  recurso Protocolos
• P pide y se le asignan todos los recursos que
  necesite antes de comenzar su ejecución
• P solo puede pedir recursos sólo cuando no tiene
  ninguno
• Baja reutilización de recursos y posibilidad de
  starvation
• No requisamiento Protocolos
• P tiene recurso y pide otro no asignable
  inmediatamente ? Requisar los recursos
  actualmente asignados
• Mirar disponibilidad recuros solicitados
• No ? asignados a algún proceso que espere por
  otros?
• Si ? requisar recursos solicitados y asignarlos a
  P
• Recursos no disponibles ni cogidos por proceso en
  espera ? P debe esperar y le pueden requisar
  recursos
• Espera circular Ordenar tipos de recursos y
  obligar solicitud en orden ascendente
• P solicita rj ? no puede retener

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9.2. Evitar Interbloqueos

• Mantener el sistema en estado seguro
• Requiere información adicional de cómo se
  solicitan recursos
• Petición ? sistema examina recursos disponibles,
  asignados y peticiones y liberaciones futuras de
  cada proceso y decide si la petición actual puede
  ser satisfecha sin riesgo
• Algoritmos difieren en cantidad y tipo
  información solicitada
• 9.2.1 Estado estable o seguro
• Sistema en estado seguro ? sistema puede asignar
  recursos a cada proceso en algún orden y sigue
  libre de deadlock
• Secuencia ltPk1,...,Pkpgt, Pki?P, ki?kj si i ? j,
  es estable o segura
• Nk1Mk1-Ck1?A y
• NkjMkj-Ckj ? A?(kk1,kj-1)Ck, (j2,...,p)
• Necesidades futuras de P pueden atenderse con
  recursos disponibles recursos retenidos por
  procesos anteriores en la secuencia
• 9.2.2 El algoritmo de Habermann o del banquero
• Mantener continuamente al sistema en estado
  estable
• Petición recursos se atiende solo si estado
  resultante es estable
• P entra al sistema ? declarar nº máximo de
  instancias de cada recurso que puede necesitar
  (n) y n?total recursos en sistema
• P requiere recursos ? sistema determina si
  asignar recursos deja al sistema en estado
  estable(se asignan) o no (no).
• Usa representación matricial del sistema P, R,
  M, N, C, A y T.

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9.2.2. El algoritmo de Habermann o del Banquero

• Algoritmo estado-estable es
• WApara i de 1 a n hacer
• Fifalso
• finparamientras ?i/Fifalso y Ni?W hacer
• Ficierto Se elige Pi para ser el sgte. en
  la secuencia WWCi Se acumulan sus
  recursos en W
• finmientrassi Ficierto ?i?hay secuencia
  estable con todos los P
• estado-estable(no ?i/Fifalso)
• fin.
• Algoritmo de solicitud de recursos
• Algoritmo de Habermann es
• El estado es estable y hay una petición ?Cj
• si ?CjgtNj ó ?CjgtA
• entonces
• petición no atendida
• En el primer caso es un ERROR
• En el segundo, es necesario ESPERAR
• sino CjCj ?Cj

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9.2.2. El algoritmo de Habermann o del Banquero

• Ejemplo Pp1,,p5, Rr1,r2,r3, T(10 5 7)
• Sistema en estado estable?
• ?C2(1 0 2) puede ser atendida?
• En el estado resultante de b)
• atendemos ?C5(3 3 0) y ?C1(0 2 0)?

37
9.3. Detectar Interbloqueos

• Examinar estado sistema para determinar si hubo
  deadlock
• Proporcionar algoritmo para recuperarse del
  mismo.
• Algoritmo de Shoshani y Coffman
• Estrategia matricial (A,C,Q,P,R) que considera
  peticiones pendientes
• Secuencia de todos los Procesos ltPk1,...,Pkngt,
  Pki?P, ki?kj si i?j, que cumpla Qk1?A y Qkj ?
  A?(kk1,kj-1)Ck, (j2,...,n).
• Atender peticiones pendientes de P con recursos
  disponibles los retenidos por procesos
  anteriores
• Algoritmo de Shoshani-Coffman es
• WA
• para i de 1 a n hacer
• Fi(Ci0)
• P que no retienen recursos se ponen los últimos,
  así
• tendrán disponibles todos los recursos
• finpara
• mientras ?i/Fifalso y Qi?W hacer
• Ficierto Elegir Pi para sgte. en la
  secuencia
• WWCi Se acumulan sus recursos en W
• finmientras
• si Ficierto ?i?hay secuencia con todos los P

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9.3. Detectar Interbloqueos

• Ejemplo Sean Pp1,p2,p3,p4,p5, Rr1,r2,r3,
  T(7 2 6),
• Interbloqueo?
• Atender ?C3(0 0 1) ?
• Bloqueo de todos menos p1?

Con qué frecuencia debemos detectar
interbloqueos?
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9.4. Recuperar

• Detección interbloqueo, Qué hacer?
• Informar al operador y dejar que este lo
  gestione.
• Recuperar sistema automáticamente
• Terminar procesos
• Requisar recursos
• 9.4.1. Terminación de procesos
• Abortar todos los procesos en deadlock
• Se rompe el ciclo de deadlock
• Coste muy alto porque se pierde toda la
  computación que los procesos hubiesen hecho hasta
  ese momento.
• Abortar procesos en deadlock uno a uno hasta que
  desaparezca
• Sobrecarga considerable
• 9.4.2. Requisamiento de recursos
• Se requisan de forma sucesiva recursos de
  procesos y dándoselos a otros hasta romper ciclo
  de interbloqueo.

• Seleccionar una víctima Qué recursos y qué
  procesos se requisan?
• Rollback si se le quita un recurso a un proceso,
  qué se hace con ese proceso?
• Starvation Cómo se asegura que no se producirá
  starvation?.