6.9.2 Приведение графов распределения ресурсов

Задача механизма обнаружения тупиков — определить, не возникла ли в системе тупиковая ситуация. Одним из способов обнаружения тупиков является приведение, или редукция графа,— это позволяет определять процессы, которые могут завершиться, и процессы, которые будут оставаться в тупиковой ситуации.

Если запросы ресурсов для некоторого процесса могут быть удовлетворены, то мы говорим, что граф можно редуцировать на этот процесс. Такая редукция эквивалентна изображению графа в том виде, который он будет иметь в случае, если данный процесс завершит свою работу и возвратит ресурсы системе. Редукция графа на конкретный процесс изображается исключением стрелок, идущих к этому процессу от ресурсов (т. е. ресурсов, выделенных дан-' ному процессу) и стрелок к ресурсам от этого процесса (т. е. текущих запросов данного процесса на выделение ресурсов). Если граф можно редуцировать на все процессы, значит, тупиковой ситуации нет, а если этого сделать нельзя, то все «нередуцируемые» процессы образуют набор процессов, вовлеченных в тупиковую ситуацию.

На рис. 6.4 показан ряд последовательных редукций графа, которые в конце концов позволяют убедиться в том, что для этого конкретного набора процессов тупиковой ситуации нет. На рис. 6.3(г) показана пара процессов, которые являются «нередуцируемыми» и, таким образом, представляют систему в тупиковой ситуации.

Здесь важно отметить, что порядок, в котором осуществляется редукция графа, не имеет значения: окончательный результат в любом случае будет тем же самым. Справедливость такого утверждения продемонстрировать относительно легко, и читатель может сам это сделать в качестве упражнения.

Простой пример тупика при распределении ресурсов

В операционных системах тупики в большинстве случаев возникают в результате обычной конкуренции за обладание выделяемыми, или закрепляемыми ресурсами (т. е. ресурсами, которые в каждый момент времени отводятся только одному пользователю и которые поэтому иногда называются ресурсами последовательного использования). На рис. 6.2 показан простой пример тупика подобного рода. На этом графе распределения ресурсов представлены два процесса (в виде прямоугольников) и два ресурса (в виде окружностей). Стрелка, направленная от ресурса к процессу, показывает,

Рис. 6.2 Простая тупиковая ситуация. Данная система оказалась в тупиковой ситуации, поскольку каждый процесс удерживает ресурс, запрашиваемый другим процессом, причем ни один из процессов не хочет освободить принадлежащий ему ресурс.

что данный ресурс принадлежит или был выделен данному процессу. Стрелка, направленная от процесса к ресурсу, показывает, что данный процесс требует, но пока еще не получил в свое распоряжение данный ресурс. На рисунке изображена система в состоянии тупика; процесс А удерживает в своем распоряжении ресурс 1, а для продолжения выполнения ему необходим ресурс 2. Процесс В удерживает ресурс 2, а для продолжения работы ему нужен ресурс 1. Каждый процесс ждет, чтобы другой процесс освободил нужный ему ресурс, причем каждый не освобождает свой ресурс до тех пор, пока другой не освободит свой ресурс, и т. д. Такое состояние кругового ожидания характерно для систем в тупиковом состоянии.