Principy operačních systémů. Lekce 7: Obrana proti deadlocku

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Principy operačních systémů. Lekce 7: Obrana proti deadlocku"

Sára Beranová
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 Principy operačních systémů Lekce 7: Obrana proti deadlocku

2 Deadlock Deadlock = uváznutí, zablokování Vznik problému: proces drží určité prostředky, požaduje přidělení dalších prostředků, tyto nedostane a je převeden do stavu blokovaných procesů, přičemž drží nadále již dříve přidělené prostředky požadované jinými (čekajícími) procesy. Např. jeden proces má přidělenu tiskárnu a požaduje modem, druhý proces má přidělen modem a požaduje tiskárnu vzniká tzv. cyklické čekání. Lekce 7: Obrana proti deadlocku 2

3 Model zablokování orientovaný graf Lekce 7: Obrana proti deadlocku 3

4 4 Coffmanovy podmínky zablokování 1. Vzájemné vyloučení (Exclusive use) - prostředek vlastní právě jeden proces nebo je volný 2. Drž a čekej (Hold and wait) - proces může vlastnit prostředek a žádat o další 3. Neodnímatelnost (No preemption) - přidělené prostředky nemohou být odebrány 4. Čekání do kruhu (Cyclic dependency) - procesy čekají na prostředky v kruhu, každý článek čeká na prostředek vlastněný dalším článkem Lekce 7: Obrana proti deadlocku 4

5 Řešení problému zablokování pštrosí algoritmus předstíráme, že problém neexistuje detekce a zotavení (detection and recovery) řešíme, až když nastane problém vyhýbání se zablokování (avoidance) opatrným přidělováním zabráníme realizaci všech Coffmanových podmínek předcházení zablokování (prevention) napadení jedné z Coffmanových podmínek Lekce 7: Obrana proti deadlocku 5

6 Pštrosí algoritmus Ve skutečnosti nejde o algoritmus Problém zablokování se nedetekuje ani neřeší Používá se tehdy, pokud zablokování nastává jen výjimečně (nebo pokud by náklady na jeho řešení by byly vyšší než případné důsledky problému) Pokud dojde k zablokování, uživatel musí problém řešit tak, že jeden z procesů násilně ukončí a tím přeruší kruh čekání na přidělení prostředků. Používá se ve většině univerzálních OS (Unix, Windows ) Lekce 7: Obrana proti deadlocku 6

7 Detekce a zotavení (detection and recovery) Systém se nesnaží předcházet výskytu uváznutí, tzn. procesy mohou uváznout. V případě výskytu uváznutí se tuto situaci snaží detekovat a na základě toho se pokusí uváznutí odstranit. Lekce 7: Obrana proti deadlocku 7

8 Detekce uváznutí Lekce 7: Obrana proti deadlocku 8

9 Detekce uváznutí Lekce 7: Obrana proti deadlocku 9

10 Detekce uváznutí Lekce 7: Obrana proti deadlocku 10

11 Detekce uváznutí - příklad Lekce 7: Obrana proti deadlocku 11

12 Zotavení z uváznutí Zotavení pomocí odebrání Dočasné násilné odebrání prostředku a půjčení jinému procesu. Ve většině případů to vyžaduje manuální intervenci, (např. odebrání pásky nebo tiskárny). Zotavení pomocí návratu Periodicky si ukládáme důležité informace o procesech, tak abychom později byli schopni je vrátit do předchozích stavů. Při detekci uváznutí, proces, který vlastní kritický prostředek, je vrácen zpět v čase do stavu, kdy daný prostředek ještě nevlastnil. Uvolněný kritický prostředek je přidělen jednomu z uváznutých procesů. Zotavení pomocí ukončení procesů Ukončíme proces, který je součástí smyčky v alokačním grafu. Problém s některými typy procesů (překlad x modifikace databáze). Lekce 7: Obrana proti deadlocku 12

13 Zamezení vzniku uváznutí (avoidance) Většinou procesy alokují prostředky postupně jeden po druhém. V okamžiku žádosti o další prostředek, systém musí rozhodnout, zda přidělení prostředku je bezpečné (tzn. že nedojde k uváznutí) či nebezpečné. Prostředek bude přidělen pouze pokud to bude bezpečné. Systém se snaží předejít uváznutí opatrnou alokací prostředků. Postupový prostor (postupová cesta) lze použít pro modelování vzniku uváznutí. Lekce 7: Obrana proti deadlocku 13

14 Postupový prostor Lekce 7: Obrana proti deadlocku 14

15 Procesy nesmí vstoupit do nebezpečné oblasti (Unsave region). Vstup do této oblasti vždy skončí uváznutím. V bodě t, systém musí rozhodnout, zda přidělí plotter procesu B. Abychom se vyhnuli uváznutí, B musí být pozastaven. Proces B bude pokračovat, až proces A použije a opět uvolní plotter. Lekce 7: Obrana proti deadlocku 15

16 Bankéřův algoritmus Algoritmus, který předchází vzniku uváznutí (Dijkstra, 1965). Bezpečný stav Pokud nedošlo k uváznutí a existuje takové alokační pořadí, které zaručuje, že každý proces bude postupně uspokojen a skončí. Bankéřův algoritmus kontroluje, zda přidělení prostředku vede na bezpečný stav. Pokud ne, pak je žádost odmítnuta. Pokud ano, prostředek je přidělen. Nevýhoda: proces musí dopředu vědět, které prostředky bude během svého života potřebovat. Lekce 7: Obrana proti deadlocku 16

17 Bankéřův algoritmus - příklad Lekce 7: Obrana proti deadlocku 17

18 Prevence uváznutí (prevention) Spočívá v napadení jedné ze 4 Cofmannových podmínek: 1. Vzájemné vyloučení (Exclusive use) 2. Drž a čekej (Hold and wait) 3. Neodnímatelnost (No preemption) 4. Čekání do kruhu (Cyclic dependency) Lekce 7: Obrana proti deadlocku 18

19 Porušení vzájemného vyloučení Sdílení prostředku s výlučným přístupem pomocí virtualizace. Příklad: sdílení tiskárny Každý proces pošle svůj požadavek do tiskové fronty. Tiskový démon (server) postupně požadavky z tiskové fronty posílá na fyzickou tiskárnu. Pouze tiskový démon přistupuje přímo k fyzické tiskárně. Bohužel toto řešení nelze použít ve všech případech. Lekce 7: Obrana proti deadlocku 19

20 Porušení podmínky Hold and Wait Každý proces musí alokovat všechny požadované prostředky v okamžiku spuštění (např. OS/360) tzv. úplné vyhrazování prostředků Prostředky nebudou využívány optimálně. Například: Proces si alokuje disk, 5 minut z něj načítá vstupní data, potom 50 minut provádí výpočet a nakonec výsledek tiskne 5 minut na tiskárnu. Disk i tiskárna jsou alokovány po celých 60 minut. Pokud budeme znát požadavky na prostředky v okamžiku spuštění procesu můžeme použít bankéřův algoritmus. Lekce 7: Obrana proti deadlocku 20

21 Porušení podmínky neodnímatelnosti V praxi v podstatě nelze realizovat Lekce 7: Obrana proti deadlocku 21

22 Porušení podmínky čekání do kruhu Proces může mít přidělen v daném okamžiku pouze jeden prostředek. Proces může alokovat více prostředků, ale pouze v přesně definovaném pořadí. Prostředky mají přiřazena čísla (např. tiskárna 1, plotter 2, páska 3). Proces může požádat pouze o prostředek s vyšším číslem než je maximum z již alokovaných prostředků. Problém: pro daný počet procesů a prostředků nemusí existovat vhodné očíslování prostředků. V praxi v podstatě nelze realizovat Lekce 7: Obrana proti deadlocku 22

Podobné dokumenty

2010/2011 ZS. Operační systém. prostředky, zablokování

2010/2011 ZS. Operační systém. prostředky, zablokování Principy počítačů a operačních systémů Operační systém prostředky, zablokování Základní pojmy Prostředek cokoliv, k čemu je potřeba hlídat přístup např.hwzařízení, záznamy v DB Odnímatelné vs. neodnímatelné