Aula10 Deadlocks

Sistemas Operacionais

Aula Passada

–Trecho de uma lei (Kansas, início do século XX)

“Quando dois trens se aproximarem um do

outro, em um cruzamento, ambos deverão

parar completamente e nenhum deverá dar

partida novamente até que o outro tenha

passado”

Deadlock

• Um deadlock acontece quando um processo em

espera precisa de um recurso de um outro processo também em espera para continuar.

Deadlock

• Condições necessárias para acontecer um deadlock • Exclusão mútua

• Manter e esperar • Não preempção • Espera circular

• Para acontecer um deadlock todas as quatro

Deadlock

• Exclusão mútua: apenas um processo por vez pode usar um

determinado recurso

• Manter e esperar: um processo com pelo menos um recurso está

esperando recursos adicionais que estão com outros processos

• Não preempção: um recurso só pode ser liberado

voluntariamente pelo processo que retém, depois desse processo ter concluído a tarefa.

• Espera circular: existe um conjunto {P0, P1, … , Pn} de

processos esperando, de modo que P0, aguarda um recurso retido por P1, P1 aguarda um recurso retido por P2, …, Pn-1 aguarda um recurso de Pn, que aguarda um recurso de P0.

Deadlocks

• Os deadlocks podem ser descritos por meio de um grafo de

alocação de recursos.O grafo consistem em um conjunto de arestas (A) e vértices (V).

• V pode ser de dois tipos: P (Processo) ou R (Recursos)

• A pode ser de dois tipos:

• Aresta de requisição: P —> R

• Um processo P requisitou uma instância do recurso R

• Aresta de atribuição: R —> P

Deadlocks

P1 P2 P3

R1 R2

Deadlocks

• Se o grafo não contém ciclos, não há deadlocks • Se o grafo contém um ciclo:

• Se há apenas uma instância por recurso, então

há deadlock

• Se existem muitas instâncias por recurso, há a

Deadlocks

P1 P2 P3

R1 R2

R3 R4

Deadlocks

P1 P2 P3

R1 R2

R3 R4

Deadlocks

Métodos para tratamento de

deadlocks

• Podemos lidar com o problema de deadlocks de três

maneiras:

• Podemos usar um mecanismo para prevenir ou

evitar deadlocks, garantindo que o sistema nunca

vai entrar em deadlock

• Podemos permitir que o sistema entre em deadlock

e só depois detectá-lo e recuperar o sistema

• Podemos ignorar o problema e fingir que os

Métodos para tratamento de

deadlocks

• A terceira solução é a mais utilizada

• O tratamento do deadlock fica a cargo do

programador dos aplicativos

• Ele deve construir soluções para que seu

programa não entre em deadlock

• Deadlocks são pouco frequentes. Sendo assim, a

Prevenção de Deadlock

• Podemos prevenir o deadlock se garantirmos que pelo

menos uma das condições não irá acontecer

• Relebrando: Para acontecer um deadlock, o sistema tem

que garantir as quatro condições:

• exclusão mútua, • manter e espera, • não preempção, • espera circular

Prevenção de Deadlock

• Exclusão mútua: não deve ser requerida para recursos

compartilháveis; mas deve manter para recursos não compartilháveis

• Manter e espera: é preciso garantir que, sempre que um

processo solicite um recurso, ele não mantenha outros recursos.

• O processo pode solicitar todos os recursos antes de

ser executado ou permitir que o processo solicite recursos apenas se não tiver nenhum

Prevenção de Deadlock

• Não-preempção:

• se um processo que possui recursos solicitar outros

recursos que não podem ser alocados a ele

imediatamente, então todos os recursos devem ser liberados (sofrem preempção)

• os recursos que sofreram preempção são adicionados a

uma lista de recursos pelos quais o processo está esperando

• o processo só é retomado se puder alocar novamente os

Prevenção de Deadlock

• Espera circular:

• Uma solução para que a espera circular nunca

aconteça é determinar uma ordem sobre todos os tipos de recursos e exigir que cada processo solicite recursos em ordem ascendente de

Evitar Deadlocks

• O problema da abordagem anterior é que ela

causa efeitos colaterais como a baixa utilização de dispositivos, throughput reduzido de sistema e

potencial paralisação dos processos.

• Um método para evitar deadlocks é exigir que os

processo forneçam informações adicionais sobre como os recursos serão solicitados.

Evitar Deadlocks

• O modelo mais simples deste algoritmo requer que

cada processo declare o número máximo recursos que serão necessários.

• Sabendo desta informação, é possível criar um

algoritmo que garanta que o sistema nunca entrará em um estado de deadlock

• Podemos fazer isso utilizando o modelo de grafos

Evitar Deadlocks

P1 P2

R1

R2

Aresta de Demarcação!

indica que um P pode solicitar R em algum momento

Evitar Deadlocks

• Vamos supor que P solicite o recurso R. O pedido só

pode ser concedido se a convenção da aresta de

pedido (P —> R) em uma aresta de atribuição (R —> P) não forme um ciclo no grafo de alocação de recursos.

• Se não existir ciclos, a alocação do recurso deixará o

sistema em um estado seguro. Se um ciclo for

encontrado, dizemos que o sistema está me um estado inseguro.

• Neste último caso, o processo P deve esperar que seus

Evitar Deadlocks

P1 P2

R1

Evitar Deadlocks

P1 P2

R1

Detecção de Deadlocks

prevenir deadlocks ou para evitar deadlocks, deve fornecer:

• Um algoritmo que examine o sistema e

determine se ocorreu um deadlock

• Um algoritmo para recuperar o sistema após o

Detecção de Deadlock

• Se cada recurso possui apenas uma instância podemos definir um algoritmo de detecção de deadlocks utilizando uma variante do grafo de

alocação de recursos, denominada de grafo de espera. • Um deadlock vai existir se e somente se o grafo de

espera possuir um ciclo.

• Para detectar deadlocks o sistema precisa manter o

grafo de espera e periodicamente chamar um algoritmo que procura um ciclo no grafo.

Detecção de Deadlock

Uma aresta Pi a Pj implica que o processo Pi está esperando o processo Pj liberar um recurso.

Detecção de Deadlock

• Quando chamar uma algoritmo de detecção?

• Essa resposta depende de dois fatores: (1) com que frequência

um deadlock tende a ocorrer e (2) quantos processo serão afetados.

• A partir daí podemos definir diferentes metodologias para chamar

o algortimo.

• Chamar toda hora implica em um custo adicional ao sistema

• Definir intervalos para que o algoritmo seja chamado

• Exemplo: Uma vez por hora ou quando o uso da CPU cair

Recuperação de um

Deadlock

• Uma vez que identificamos um deadlock, o que

fazer em seguida?

• Uma alternativa é deixar que o sistema se

recupere automaticamente do deadlock:

• Abortar um ou mais processos para

interromper a espera circular

• Fazer uma preempção de recursos de um ou

Recuperação de um

Deadlock

• Término de Processos!

• Abortar todos os processo em um deadlock

• Abortar um processo de cada vez até eliminar o

ciclo de deadlock

• Ambas soluções trazem prejuízos ao sistema.

• Encerrar um processo no meio da sua execução

Recuperação de um

Deadlock

• Término de Processos!

• Para o caso em que um processo é finalizado

por vez, precisamos analisar que processo escolher para encerrar

• Devemos analisar diversos fatores:

• Prioridade do processo, tempo do processo,

tempo restante, recursos utilizados, recursos restantes, etc

Recuperação de um

Deadlock

• Preempção de Recursos!

• Para eliminar deadlocks utilizando essa abordagem, fazemos

preempção sucessiva de diversos recursos e repassamos esses recursos a outros processos até que o ciclo de deadlock seja

quebrado.

• Para isso precisamos levar algumas questões em consideração: • Seleção de uma vítima: que recursos e processos devem ser

submetidos a preempção?

• Rollback: O que fazer com o processo que sofreu preempção? • Starvation: evitar que sempre o recurso do mesmo processo sofra

Referências