43. Поясните как возникновение тупика при кольцевом обмене процессов сообщениями через почтовые ящики.

При обмене процессами сообщениями через почтовые ящики по кольцевой схеме (рис. 4.2) возможно возникновение тупика. Процессы ПР1, Пр2, Пр3 создают сообщения М1, М2 и М3 соответственно. Посылка сообщения является запросом разделяемого ресурса типа CR, приём сообщения – освобождением запрошенного ресурса. Следует помнить, что процесс может послать сообщение только в почтовый ящик при наличии свободного гнезда. Взаимодействие процессов осуществляется посредством получения сообщений от предшествующего процесса и посылкой сообщения последующему.

Если поменять местами операторы посылки сообщения и ожидания сообщения, то получится тупик, т.к. ни один процесс не сможет послать сообщение до тех пор, пока не получит сообщение от предшествующего процесса, а тот, в свою очередь, заблокирован.

Таким образом, при кольцевом обмене процессов сообщениями причиной тупика является неправильная последовательность операторов посылки и ожидания сообщения.

44. Приведите пример возникновения тупика в системе с семафорами.

45. Приведите пример возникновения тупика в системе с мониторами.

46. Что такое сеть Петри? Из каких элементов она состоит?

Сети Петри могут быть представлены в аналитической и в графической форме. В первом случае становится возможной автоматизация процесса анализа, во втором – наглядное изображение параллельного процесса.

Элементы сети Петри:

• вершины-переходы, соответствующие событиям, происходящим в системе;

• вершины-позиции, соответствуют условиям возникновения событий;

• направленные дуги (стрелки);

• фишки (точки в вершинах-позициях) – средства активизации переходов.

Переход активен, если в каждой позиции, соединённой с ним входящей дугой, имеется фишка. Движение фишки возможно только через активный переход. Расположение фишек называется разметкой сети.

47. Как нейтрализовать условие взаимного исключения для предотвращения тупика?

Условие взаимного исключения можно нейтрализовать разрешением неограниченного разделения ресурсов. Это приемлемо для повторно входимых программ и ряда драйверов, но неприемлемо для общих переменных, используемых в критических секциях процессов.

48. Как ослабить условие ожидания для предотвращения тупика?

Действие условия ожидания можно ослабить предварительным выделением процессу разделяемых ресурсов и блокированием процессов, не получивших предварительно все необходимые ресурсы. Однако такой подход снижает эффективность операционной системы, и не всегда реализуем, т.к. далеко не все процессы "знают" перед началом выполнения список необходимых им ресурсов.

49. Как подавить условие отсутствия перераспределения ресурса у блокированного процесса для предотвращения тупика?

Вредный эффект от условия отсутствия перераспределения ресурсов можно подавить с помощью механизма отнимания ресурса у блокированного процесса. Это сравнительно легко реализуемо посредством запоминания состояния процесса в целях последующего восстановления процесса выполнения процесса. Для процессора этот способ реализуется достаточно легко, но для устройств ввода-вывода крайне нежелателен.

50. Как исключить условие кругового ожидания для предотвращения тупика?

Условие кругового ожидания можно исключить введением иерархии разделяемых ресурсов и введения дисциплины их выделения и освобождения. Захват процессом ресурсов происходит в направлении повышения иерархического уровня захватываемых ресурсов, а освобождение – в направлении понижения уровня освобождаемых ресурсов. Поэтому захват процессом ресурса некоторого уровня заблокирует захват им ресурсов того же или более низкого уровня, но не запретит захват ресурсов более высокого уровня. Освобождение ресурсов происходит в обратном порядке: сначала освобождаются ресурсы верхних уровней иерархии, а затем – нижних.