Bloqueos Mortales Cecilia Hernández 2007

Bloqueos Mortales Definición Un proceso/hebra esta bloqueada cuando esta esperando por un evento que nunca ocurrirá Un proceso/hebra que esta en sección critica 1 espera por entrar a sección critica 2, mientras otro proceso/hebra esta en sección critica 2 y quiere entrar a sección critica 1

Definición

Un proceso/hebra esta bloqueada cuando esta esperando por un evento que nunca ocurrirá

Un proceso/hebra que esta en sección critica 1 espera por entrar a sección critica 2, mientras otro proceso/hebra esta en sección critica 2 y quiere entrar a sección critica 1

Condiciones bajo las cuales se produce bloqueo mortal Exclusión mutua : Sólo un proceso a la vez puede usar el recurso No apropiación : Sistema no puede quitar arbitrariamente recurso a proceso Retención y espera : Existen procesos que poseen recursos y esperan por otros recursos sin liberar los que tienen Espera circular : Existe un conjunto de procesos { P0, P1, …, Pn) tales que Pi está esperando por un recurso retenido por Pi+1 para 0<= i<= n, y Pn está esperando recurso que posee P0

Exclusión mutua : Sólo un proceso a la vez puede usar el recurso

No apropiación : Sistema no puede quitar arbitrariamente recurso a proceso

Retención y espera : Existen procesos que poseen recursos y esperan por otros recursos sin liberar los que tienen

Espera circular : Existe un conjunto de procesos { P0, P1, …, Pn) tales que Pi está esperando por un recurso retenido por Pi+1 para 0<= i<= n, y Pn está esperando recurso que posee P0

Grafo de recursos P1 P2 R1 R2 Proceso tiene Recurso Proceso espera Recurso Bloqueo Mortal ocurre cuando hay un ciclo cerrado en el grafo de recursos como se muestra arriba

Grafo de recursos sin ciclo cerrado P1 P2 P3 R1 R2 R3 R4 Hay bloqueo mortal en este grafo?

Grafo de recursos 1 P1 P2 P3 R1 R2 R3 Hay bloqueo mortal en este grafo de recursos?

Grafo de recursos 2 P1 P2 R1 R2 P3 P4 Grafo de recursos con ciclo. Hay bloqueo mortal? Por que?

Usando semáforos Hay bloqueo mortal al invertir operaciones wait sobre semáforos en el consumer? Cuando ocurre? Productor while (true) { /* produce un item en proxProd */ wait(mutex); wait(vacio); buffer[in] = proxProd; in = (in + 1) % N; contador++; signal(mutex); signal(lleno); } Consumidor While(true){ wait(lleno); wait(mutex); proxCons = buffer[out]; out = (out + 1) % N; contador--; signal(mutex); signal(vacio); /* consume proxCons */ } int contador = 0; //indica número de items en buffer char buffer[N]; int in = 0; int out = 0; sem mutex=1; sem vacio = N; sem lleno = 0;

Como enfrentar bloqueos mortales? Prevención : No permitir que bloqueo mortal ocurra Proceso/Hebra adquiera todos los recursos a ocupar al inicio Problemas? Numerar recursos y procesos/hebras los adquieren en secuencia (implica que pueden obtener algunos antes que los necesiten) Por que funciona? Problemas? Detección y corrección Periódicamente revisar si hay ciclos y eliminarlos

Prevención : No permitir que bloqueo mortal ocurra

Proceso/Hebra adquiera todos los recursos a ocupar al inicio

Problemas?

Numerar recursos y procesos/hebras los adquieren en secuencia (implica que pueden obtener algunos antes que los necesiten)

Por que funciona?

Problemas?

Detección y corrección

Periódicamente revisar si hay ciclos y eliminarlos

Caso de Filósofos Comensales Problema de Filósofos comensales Cada filósofo tiene su plato de arroz, con 5 palitos 5 filósofos se sientan a la mesa. Piensan por un rato y cuando les da hambre comen Hay sólo 5 palitos en la mesa (cada persona necesita 2 palitos para comer arroz a la manera china) Para poder comer cada filósofo tiene que obligatoriamente conseguir dos palitos Problema es importante porque introduce posibles problemas de Deadlock(bloqueo mortal) y Starvation(inanición) Animación disponible en : http://www.doc.ic.ac.uk/~jnm/book/book_applets/Diners.html

Problema de Filósofos comensales

Cada filósofo tiene su plato de arroz, con 5 palitos

5 filósofos se sientan a la mesa. Piensan por un rato y cuando les da hambre comen

Hay sólo 5 palitos en la mesa (cada persona necesita 2 palitos para comer arroz a la manera china)

Para poder comer cada filósofo tiene que obligatoriamente conseguir dos palitos

Problema es importante porque introduce posibles problemas de Deadlock(bloqueo mortal) y Starvation(inanición)

Animación disponible en :

http://www.doc.ic.ac.uk/~jnm/book/book_applets/Diners.html

Ilustración

Posible solución usando semáforos Problemas Produce deadlock Si todos simultaneamente toman palito izquierdo, no pueden tomar el palito derecho pues ya esta tomado por su vecino Posibles soluciones Solo 4 filósofos puedan comer a la vez Uno de los filósofos toma primero el tenedor derecho y luego el izquierdo Permitir que un filósofo tome sus tenedores sólo si ambos están disponibles (y hacerlo dentro de sección crítica) Nota: cuando se evita bloqueo tambien se tiene que tener en cuenta que exista condicion en la cual algun filósofo de muera de hambre semaforo palito[5]; do { … pensar(); … wait(palito[i]); wait(palito[(i+1)%5]; … . comer(); … signal(palito[i]); signal(palito[(i+1)%5]); } while(1);

Problemas

Produce deadlock

Si todos simultaneamente toman palito izquierdo, no pueden tomar el palito derecho pues ya esta tomado por su vecino

Posibles soluciones

Solo 4 filósofos puedan comer a la vez

Uno de los filósofos toma primero el tenedor derecho y luego el izquierdo

Permitir que un filósofo tome sus tenedores sólo si ambos están disponibles (y hacerlo dentro de sección crítica)

Nota: cuando se evita bloqueo tambien se tiene que tener en cuenta que exista condicion en la cual algun filósofo de muera de hambre