ОС / 4. ОС - Управление процессами - 1

51

Решение с предпочтением «читателей»

Используются переменные:

S1 – мьютекс для взаимного исключения читателей;

S2 – мьютекс для доступа к файлу либо читателей, либо одного писателя; RC – количество читающих или желающих читать;

Операционные системы. Управление процессами - 1

52

Анализ решения

Недостаток: если всегда есть читатели, то писатель никогда не получит доступа – эффект «голодания» процесса (starvation);

Другой вариант – решение с предпочтением писателей: пока в очереди есть писатели, ставить новых читателей в ту же очередь. Недостаток – снижение параллелизма чтения.

Компромиссное решение: изменять предпочтения в зависимости от количества и времени пребывания писателей в очереди.

Операционные системы. Управление процессами - 1

53

Понятие тупика

Тупик (взаимная блокировка, deadlock) – это такая ситуация, когда два или больше процессов не могут продолжать выполнение, поскольку каждый из них ожидает события, которое может вызвать только другой процесс из той же группы.

Тупик отличается от обычной блокировки процесса тем, что ожидание никогда не может завершиться, и для ликвидации тупика должны быть приняты чрезвычайные системные меры.

Операционные системы. Управление процессами - 1

54

Примеры тупиковых ситуаций

Процесс A открыл файл F1 (в эксклюзивном режиме) и хочет открыть файл F2. Процесс B открыл файл F2 и хочет открыть файл F1.

В системе имеется 100 Мб свободной памяти. Каждый из двух процессов занял по 40 Мб, но потом запрашивает еще 30 Мб.

Процесс A ждет сообщения от процесса B, после чего собирается послать ответ и продолжить работу. Процесс B ждет сообщения от процесса A, после чего собирается послать ответ и продолжить работу.

На узком мосту стоят два барана. Лоб в лоб...

Операционные системы. Управление процессами - 1

55

Тупики, связанные с ресурсами

Основная причина возникновения тупиков – запросы процессов на получение ресурсов, причем каждый процесс уже владеет некоторыми ресурсами, но хочет получить то, чем владеет другой процесс.

Ресурсом здесь может считаться любой системный объект (аппаратный или программный), который имеется в единственном экземпляре или в ограниченном количестве и может временно отдаваться в нераздельное владение отдельного процесса. Примеры таких ресурсов:

принтер, временно закрепляемый за процессом;

последовательный порт;

файл, открытый в режиме эксклюзивного доступа для одного процесса;

страницы файла подкачки;

места в различных системных таблицах: в таблице процессов, в таблице открытых файлов, в дисковом кэше и т.п.

Если возможно разделение ресурса (т.е. его одновременное использование двумя или более процессами), то такой ресурс не может быть причиной тупиков.

Операционные системы. Управление процессами - 1

56

Другие причины тупиков

Причиной тупиков могут быть также события, не связанные с владением ресурсами, например:

ожидание одним процессом освобождения семафора или мьютекса, занятого другим процессом;

ожидание процессом сообщения или сигнала от другого процесса;

ожидание завершения работы другого процесса.

Операционные системы. Управление процессами - 1

57

Условия возникновения тупиков

1.Каждый ресурс в данный момент времени либо свободен, либо закреплен за одним из процессов.

2.Процесс, владеющий некоторыми ресурсами, может запрашивать новые ресурсы, не освобождая ранее захваченные.

3.Система не может отобрать ресурсы у процесса, он должен сам освободить их.

4.Имеется циклическая последовательность из двух или более процессов, каждый из которых ждет доступа к ресурсу, удерживаемому следующим процессом.

Операционные системы. Управление процессами - 1

58

Графовая модель тупиков

В модели предполагается, что каждый вид ресурсов существует в одном экземпляре.

Операционные системы. Управление процессами - 1

59

Табличная модель тупиков

Предполагается, что имеется m видов ресурсов; aj – количество ресурсов каждого вида.

Работают n процессов p1, p2,... , pn.

В данный момент каждый процесс pk владеет ckj единицами ресурса j.

Свободными остаются bj = aj – ckj единиц.

Каждый процесс pk запрашивает rkj единиц ресурса j и блокируется, пока не получит все запрошенные ресурсы.

Система не находится в тупике, если можно по очереди для каждого процесса выполнить следующую процедуру:

дать запрошенные ресурсы какому-нибудь процессу;

освободить все ресурсы этого процесса;

завершить процесс (вычеркнуть его из списка).

Операционные системы. Управление процессами - 1

60

Пример анализа по табличной модели

 Пусть n = 3, m = 4, A = (10, 8, 15, 20).

Операционные системы. Управление процессами - 1