Teoría de Sistemas Operativos Sincronización Procesos Departamento de Electrónica 2º Semestre,...

Teoría de Sistemas Operativos

Sincronización Procesos

Departamento de Electrónica

2º Semestre, 2003Gabriel Astudillo Muñoz

http://www.elo.utfsm.cl/~elo321

2

Situación

Sincronización de Procesos

Conceptos

Soluciones

Bloqueos

Dos o más procesos leen o escriben ciertas zonas compartidas

Proceso 1 Proceso N

SO

Recurso

El resultado final puededepender de lo que cadaproceso ejecutó.

3

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

Supongamos el siguiente problema:

Tenemos una Base de Datos financiera. Cada ficha representa una persona y puede o no tener deuda.El código que permite buscar deudores es el siguiente:

4

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

void main(){ int deudores busca(0,3000); busca(3001, 5000); printf(“Deudores: %d”,deudores);}void busca(int ind1, ind2) { for(i=ind1; i<=ind2; i++) if(esDeudor(i)) deudores++;}

5

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

Qué pasa si modificamos el código

de la siguiente manera?void main(){

int deudores

pid=fork()

if(pid==0){ busca(0,3000);}

else{ busca(3001, 5000); }

printf(“Deudores: %d”,deudores);

}

6

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

Lo anterior se conoce como una“condición de competencia”.

Existe la necesidad de eliminar estetipos de condiciones.

El resultado final no puede dependerDel tiempo ni del lugar de ejecución de losprocesos

7

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

•Exclusión Mutua: concepto que garantiza que si un proceso utiliza un recurso compartido, los demás no pueden utilizarlo.

•Sección Crítica: Parte del programa en la que tiene acceso al recurso compartido.

Para evitar que existan condiciones de competencia, se debe evitar que dos o más procesos accedan al mismo tiempo a la Sección Crítica

8

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

Cualquier solución al problema debe cumplir:

1.Dos procesos no deben encontrarse al mismo tiempo dentro de sus secciones críticas.

2.No se deben hacer hipótesis sobre la velocidad o el número de CPU.

3.Ningún proceso que esté en ejecución fuera de su sección crítica puede bloquear a otros procesos.

4.Ningún proceso debe esperar eternamente para entrar a su sección crítica.

9

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

Alternancia estricta:

Proceso 0 Proceso 1While (1) { while(turn != 0) espera(); } seccion_critica(); turn = 1; seccion_nocritica();}

While (1) { while(turn != 1) espera(); } seccion_critica(); turn = 0; seccion_nocritica();}

¿Qué sucede si un proceso quiere entrar dos veces consecutivas a su sección crítica?

10

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

Solución de Peterson:

Para el proceso P(i), i=0,1:

otro=1-i;

while (TRUE) {

interesado[i] = TRUE;

turno = otro;

while (interesado[otro] && turno==otro);

sección_crítica();

interesado[i]=FALSE;

sección_no_crítica();

}

Inicialmente interesado[0]=interesado[1]=FALSE y turno puede ser 1 o 0.

11

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos


Exclusión Mutua:

Dos procesos quieren entrar:

No pueden entrar al mismo tiempo, porque la condición de espera en el while no puede ser falsa para ambos procesos a la vez.

Entonces supongamos que Pi entra primero. En ese caso, turno=i, y para que el otro entre, turno debe cambiar a 1-i, o bien interesado[i] a FALSE.

El único que hace esos cambios es el propio proceso i, y lo hace cuando está fuera de su sección crítica.

12

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos


Ausencia de Aplazamiento indefinido (starvation)

Si el proceso i quiere entrar y el otro está ejecutando su sección no crítica,

interesado[otro]==FALSE y Pi no tiene impedimento para entrar.

Entrada garantizada.

Si un proceso quiere entrar, a lo más debe esperar que el otro salga de la sección crítica

13

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

Instrucción TSL:

•Lee el contenido de una palabra de memoria en un registro para después almacenar un valor distinto de cero en esa dirección

•Las operaciones de lectura y almacenamiento de la palabra tienen la garantía de ser indivisibles

14

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

Instrucción TSL:

•Se emplea una variable compartida, flag. Ésta coordina el acceso al recurso compartido.

•Cuando flag==0, cualquier proceso puede darle el valor 1 mediante la instrucción TSL y después leer o escribir en el recurso compartido. Al terminar, el proceso vuelve a hacer flag=0.

15

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

Instrucción TSL:

enter_region:tsl register,flag // copia flag al registro y hace flag=1

cmp register,#0 // ¿flag = 0?jnz enter_region // si era distinto de cero, la cerradura // estaba establecida por lo que hay // que hacer un cicloret // retorno a quien hizo la llamada;

leave_region:mov flag,#0 // almacena un 0 en flagret // regresa a quien hizo la llamada

16

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

Semáforos:

Un semáforo es una variable entera (positiva), cuyo valor sólo puede ser accesado mediante las operaciones wait y signal

17

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

Semáforos:

WAIT: verifica si el valor de un semáforo es mayor que cero y en este caso decrementa dicho valor y el proceso continúa. Si es cero, el proceso se va a dormir

Las modificaciones al valor del semáforo sólo se ejecutan en forma indivisible, es decir, si un proceso está modificando un semáforo ningún otro proceso puede esta modificando el mismo valor

18

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

Semáforos:

SIGNAL: incrementa el valor del semáforo respectivo. Si uno o más procesos dormían y no podían completar una operación DOWN anterior, el SO elige alguno de ellos y se le permite terminar la operación WAIT.

después de un SIGNAL en un semáforo con procesos durmiendo, dicho semáforo seguirá con valor 0, pero habrá un menor número de procesos durmiendo.

19

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

Semáforos:

/*Semáforo mutex compartido por N procesos e inicializado en 1*//*Estructura del proceso Pi */while (TRUE) {wait(mutex);/*Sección Critica*/signal(mutex);/*Sección No Crítica*/}

20

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

Se produce cuando un proceso de un sistema multiprogramado espera un evento que nunca va a ocurrir.

Un conjunto de procesos está en deadlock cuando cada proceso en el conjunto está esperando por un evento que solo puede ser causado por otro proceso en el conjunto.

21

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

Proceso A Proceso Bwait(s);wait(q);/* SC */signal(q);signal(s);

wait(q);wait(s);/* SC */signal(s);signal(q);

Ejemplo

¿ Cuándo hay Bloqueo Mutuo ?

22

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

Condiciones para un bloqueo:

•Cada recurso está asignado a un proceso o está disponible

1.- Condición de exclusión mutua.

P1R1

R1

Asignado

23

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos


•Los procesos que tienen recursos asignados con anterioridad, pueden solicitar nuevos recursos.

2.- Condición de posesión y espera

P1R1

R2

SolicitaAsignado

24

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos


•Los recursos asignados no pueden ser forzados a dejar un proceso

El proceso que los posee debe liberarlos en forma explícita.

Condición de no apropiación

25

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos


•Debe existir una cadena circular de dos o más procesos, cada uno de los cuales espera un recurso asignado por el siguiente miembro de la cadena.

Condición de espera circular

P1

R1

P2

R2

Solicita

AsignadoSolicita

Asignado

26

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

27

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

º

28

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

Tiempo Proceso A Proceso B Comentario 0 A0 1 A1 El plotter es asignado a A 2 A2 3 B0 Cambio de contexto 4 B1 La impresora es asignada a B 5 B2 6 B3 7 B4 B Necesita el plotter, El proceso

B no puede seguir, ya que el plotter está asignado a A

8 A3 Cambio de contexto 9 A4 A necesita la impresora. No

puede seguir ya que está asignada a B

10 B4 B Necesita el plooter 11 A4 A necesita la impresora etc ... ... ...

29

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

Evitar un bloqueo:

En vez de restringir la forma u orden en que los procesos deben solicitar recursos, podríamos chequear que sea seguro conceder un recurso, antes de otorgarlo.

Obs:Necesitamos que cada proceso declare la cantidad máxima de recursos de cada clase que va a necesitar:

30

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

Evitar un bloqueo:

Un estado de asignación de recursos es el número de recursos disponibles y asignados, y el máximo declarado por cada proceso.

Un estado seguro es un estado en el cual el sistema puede asignar recursos a los procesos (hasta su máximo) en alguna secuencia, y evitar bloqueo mutuo

31

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

Evitar un bloqueo:

Un estado es seguro sólo si existe una secuencia segura, es decir, una secuencia de procesos <P1, P2,...,Pn > donde, para cada Pi, los recursos que Pi aún puede solicitar pueden satisfacerse con los recursos disponibles y los retenidos por Pj con j<i. Si los recursos que Pi necesita no están disponibles, Pi puede esperar hasta que los Pj terminen. Si no existe tal secuencia, se dice que el sistema está en un estado inseguro

32

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

Consideremos un sistema con 12 unidadesde cinta y 3 procesos: P1,P2,P3.

Máximo

Requerimiento

t0

P0 10 5

P1 4 2

P2 9 2

3

En t0 el sistema esta en un estado seguro, con secuencia P1,P0,P2.

33

Situación


Conceptos

Soluciones

Bloqueos

Consideremos un sistema con 12 unidadesde cinta y 3 procesos: P1,P2,P3.

Máximo

Requerimiento

t0

P0 10 5

P1 4 2

P2 9 3

2

En t0 el sistema está en un estado inseguro, No hay secuencia segura puede existir bloqueomutuo.

Teoría de Sistemas Operativos Sincronización Procesos Departamento de Electrónica 2º Semestre,...

Documents

Transcript of Teoría de Sistemas Operativos Sincronización Procesos Departamento de Electrónica 2º Semestre,...