1. Алгоритм выхода из тупиковой ситуации с минимальной ценой

Тупиковое состояние:

1. Некоторые процессы бесконечно ожидают освобождения требуемых ресурсов, не производя никакой полезной работы

2. Процессы удерживают некоторые ресурсы не выполняя никакой полезной работы, и система без внешнего воздействия не может выйти из этого состояния.

Меры борьбы с тупиками

- Статические (анализ текста программы).

- Динамические

• Обнаружение с последовательным выходом из тупика

  • Прекращение: 1)Ручной выход; 2)Автоматический

  • Перехват ресурсов

• Методы предотвращения

  • Метод упорядоченных классов

  • Алгоритм банкира

Минимальная цена выхода (Прекращение процессов с автоматическим выходом)

Р₁ С₁

……….

Р_n С_n

P_n – параллельные процессы

C_n – цена, внешняя, динамически назначаемая.

Цена отображает ценность процесса.

Затем формируется шкала цен для всех процессов и всех сочетаний.

Р₁ + Р₂ → С₁ + С₂

…………………..

Полученная шкала сортируется по возрастанию.

Теорема о тупике: система находится в тупике, когда двудольный граф состояний содержит хотя бы один цикл.

Процессы, входящие в цикл, составляют тупиковое множество.

Алгоритм

1. Если система находится в тупиковом состоянии, то в шкале цен помечаются процессы, входящие в тупиковое множество.

2. Моделируется состояние системы, если прекратить процесс с минимальной ценой.

3. Затем снова анализируется граф состояний. Если система выходит из тупика – алгоритм заканчивается, и выдаётся команда на прекращение процесса.

4. Если система не выходит из тупика, то восстанавливается предыдущее состояние и выбирается другая группа процессов.

2. Алгоритмы защиты от взаимных блокировок. Классификация алгоритмов защиты.

- Статические (анализ текста программы).

- Динамические

• Обнаружение с последовательным выходом из тупика

  • Прекращение: 1)Ручной выход; 2)Автоматический

  • Перехват ресурсов

• Методы предотвращения

  • Метод упорядоченных классов

  • Алгоритм банкира

Статические методы – методы одного решения. Применяются в системах, где простые алгоритмы, число параллельных процессов ограничено. Метод анализа текста программы основан на просмотре опасных участков в программе, в которых имеются запросы на ресурсы системы. В настоящее время разработаны теоретические основы анализа этих участков. Используется в основном в системах, в которых функционирует ограниченное количество параллельных процессов, ограничено кол-во ресурсов и жестко заданы алгоритмы для каждого процесса (системы, где заранее известно как будут исп. ресурсы).

Методы предотвращения – используются в системах, где недопустимо возникновение тупиковых ситуаций. В настоящее время эти методы представлены в основном методом упорядочивания классов (предварительно распределения всех ресурсов системы по классам). Каждому такому классу ставится в соответствие вес от 1 до N и любой процесс может получить ресурс класса L, только если до этого он получит все ресурсы класса L-1. Процессам навязывается порядок использования ресурсов системы. Это приводит к тому, что в графе состояния системы никогда не может возникнуть цикла, т.е. по теореме о тупике система никогда не войдёт в тупиковое состояние. Недостатки: навязывание процессам жесткого порядка в использовании ресурсов, что снижает эффективность системы в целом. Используется в системах с достаточным количеством ресурсов, в которых допустимо плавное снижение эффективности.

Прекращение процессов

- с ручным выходом: ограниченное количество ресурсов, в которых можно найти косвенные критерии попадания системы в тупик (например, существенное увеличение времени выполнения процесса)

- с автоматическим выходом: применяется в системах с большим числом параллельных процессов и ресурсов, и в которых невозможно определить косвенный критерий.

Минимальная цена выхода (Прекращение процессов с автоматическим выходом)

Р1 С1 ………. Рn Сn

Pn – параллельные процессы Cn – цена, внешняя, динамически назначаемая. Цена отображает ценность процесса.

Затем формируется шкала цен для всех процессов и всех сочетаний.

Р₁ + Р₂ – С₁ + С₂ …………………..

Полученная шкала сортируется по возрастанию.

Алгоритм

1. Если система находится в тупиковом состоянии, то в шкале цен помечаются процессы, входящие в тупиковое множество.

2. Моделируется состояние системы, если прекратить процесс с минимальной ценой.

3. Затем снова анализируется граф состояний. Если система выходит из тупика – алгоритм заканчивается, и выдаётся команда на прекращение процесса.

4. Если система не выходит из тупика, то восстанавливается предыдущее состояние и выбирается другая группа процессов.

Алгоритм банкира: в алгоритме Банкира (на основе априорной информации о процессах и ресурсах) перед выполнением каждой элементарной операции (операция запроса на ресурс SR типа, CR типа или освобождения ресурса CR типа) проверяется новое состояние системы. В случае удовлетворения этого запроса - если состояние безопасное, то запрос удовлетворяется, в противном случае - нет.

Все состояния системы делятся на три категории:

- безопасное,

- опасное,

- тупиковое.

Безопасными (БС) будут считаться состояния, из которых возможен переход при выполнении элементарной операции только в другое безопасное состояние или в опасное состояние. Опасными (ОС) считаются состояния, из которых возможен переход в тупиковое состояние. Из тупикового (ТС) состояния невозможен переход ни в какое другое состояние.

В алгоритме реализована стратегия принятия решения о предоставлении ресурса по запросу только если система после удовлетворения запроса продолжает оставаться в опасном состоянии. Основой для принятия решений в алгоритме Банкира является анализ информации о максимальной потребности процессов в каждом из ресурсов системы.

Недостаток: высокий % необоснованных отказов в удовлетворении запросов на ресурсы, а также высокие собственные затраты вычислительных ресурсов на реализацию этого алгоритма.

Алгоритм банкира исключает попадания системы в опасные состояния. Перед началом работы каждый процесс в системе должен сообщить свои максимальные потребности в ресурсах каждого класса. Алгоритм банкира моделирует будущие состояния системы, если удовлетворяется запрос процесса на ресурс или другая элементарная операция.

Алгоритм банкира состоит из двух частей:

1. Первая определят тип будущего состояния (удовлетворение запроса на ресурс).

2. Вторая принимает решения и корректирует (модель определение типа состояния).