B5

2. รูปแบบโครงสร้างการทางาน
ทรัพยากรในระบบมีอยู่อย่างจากัดในการใช้งาน ด้งนั้นจึง
ต้องเทิดการแย่งเข้าใช้ทรัพยากรนั้น ชนิดของทรัพยากรในที่นี่แบ่ง
ออกเป็น เนื้อที่ว่างในหน่วยความจาเวลาในการประมวลผล ไฟล์
และ อุปกรณ์ I/O เมื่อโปรเซสต้องการเข้าใช้ทรัพยากรต้องมีการ
ร้องขอแล้วก็ออกจากการใช้ทรัพยากรนั้น หลังจากเสร็จสิ้นการ
ทางาน ณ ส่วนนั้น จานวนการร้องขอใช้ทรัพยากรจะต้องไม่
มากกว่าจานวน ทรัพยากรที่มีอยู่ในระบบ

3. ดังนั้นสามารถลาดับการทางานของโปรเซสในการใช้ทรัพยากร ดังนี้
1. Request ถ้าในกรณีที่การร้องขอไม่สามารถได้รับการ
ตอบสนองทันที อาจเนื่องจาก ทรัพยากรขณะนั้นกาลังถูกโปรเซสอื่นใช้งาน
แล้วโปรเซสที่ทาการร้องขอเข้ามาต้องรอจนกว่าจะเข้า ใช้ทรัพยากรนั้นได้
2. Use: โปรเซสสามารถทางานบนทรัพยากร (เช่น การพิมพ์งาน
ผ่านทางเครื่องพิมพ์)
3.Release: โปรเซสออกจากการใช้ทรัพยากร

5. ลักษณะของการติดตาย
การติดตายสามารถเกิดขึ้นได้หากเกิดสถานการณ์ ดังต่อไปนี้
1. MutualExclusion ต้องมีทรัพยากรอย่างน้อย 1 ตัวที่
ไม่ได้อนุญาตให้ร่วมใช้งาน ดังนั้นมี เพียงโปรเซสเดียวที่สามารถเข้า
ใช้งาน ถ้าโปรเซสอื่นมีการร้องขอเข้าใช้งาน การร้องขอต้องถูกรอ
จนกว่าทรัพยากรนั้นจะว่างให้ใช้งาน
2. Hold &Waitต้องมีโปรเซสมีการใช้งานทรัพยากรอย่าง
น้อย 1 ตัว และกาลังรอเพื่อเข้า ทางานทรัพยากรอีกตัวที่กาลังถูก
โปรเซสอื่นใช้งาน

6. 3.No Preemptionทรัพยากรสามารถถูกปล่อยได้ตาม
ความพอใจของโปรเซสที่กาลังใช้งาน ซึ่งก็คือหลังจากที่งานของ
โปรเซสนั้นเสร็จสิ้น เนื่องจากขึ้นอยู่กับความพอใจของโปรเซสว่า
จะยอม ปล่อยทรัพยากรออกให้ใช้งานได้เมื่อไหร่
4.Circular Wait มีเซตของ {PO,P1,…., PN}ของโปรเซส
ที่กาลังรอ เช่น P0 กาลังรอ ทรัพยากรที่ถูกใช้โดย P1ขณะเดียวกัน
P1ก็รอเข้าใช้ทรัพยากรที่กาลังถูกโปรเซส P2ใช้งาน ท้ายสุด
โปรเซสตัวสุดท้ายกาลังรอเข้าใช้ทรัพยากรที่โปรเซสแรกกาลังใช้
งาน

7. การกาหนดทรัพยากรด้วยกราฟ
การติดตายสามารถอธิบายได้ด้วยกราฟอย่างง่าย ๆ
เรียกว่า System resource-allocation graph กราฟนี้จะประกอบ
ไปด้วยกลุ่มของ V (Vertices) และกลุ่มของ E (edge) กลุ่มของ V
แบ่งออกเป็น 2 ส่วนใหญ่คือจุดของ p = {PI, P2, P3..., Pn}เซตนี้
ประกอบด้วยโปรเซสที่กาลังทางานในระบบและจุดของ
R = {Rl, R2, R3..., Rm}เซตนี้ประกอบด้วยทรัพยากรทุกชนิดใน
ระบบ

8. รูปแสดงรูปแบบต่างๆของกราฟ

9. ลักษณะของกราฟที่ใช้อธิบายการติดตายมีรูปแบบแสดง
รูปแบบต่างๆของกราฟโดยใช้วงกลมแทนโปรเซส สี่เหลี่ยมแทน
ทรัพยากรที่มีในระบบจุดที่อยู่บนซ่องสี่เหลี่ยมเป็นตัวบ่งชี้ว่าทรัพยากร
นี้สามารถถูกใช้งานได้พร้อมกันกี่โปรเซส ในรูปแบบต่อมาคือการขอ
เช้าใช้งานของโปรเซส i จะใช้ลูกศรชี้เข้าหาทรัพยากร (กล่องสี่เหลี่ยม)
สุดท้ายสามารถแสดงว่าทรัพยากรนี้ได้ถูกโปรเซส i ใช้งานด้วยการชี้
ลูกศรออกจากกล่องสี่เหลี่ยมโดยจะพุ่งออกจากจุดที่โปรเซสนั้น ๆ
กาลังใช้งาน

10. รูปแสดงการกาหนดทรัพยากรด้วยกราฟ

11. จากรูป แสดงการกาหนดทรัพยากรด้วยกราฟเป็น
ลักษณะของกราฟที่ไม่เกิดลูป โดยมีการทางาน ดังนี้- P1รอ
เข้าใช้งานทรัพยากร R1ในขณะที่ทรัพยากร R1 ให้บริการ
โปรเซส P2แล้ว P2 ก็ กาลังรอเข้าทางานทรัพยากร R3ซึ่ง
กาลังให้บริการโปรเซส P3 ทรัพยากร R2กาลังให้บริการทั้ง
โปรเซส P1และ P2 ส่วนทรัพยากร 4 ว่างไม่มีเรียกใช้งาน

12. ซึ่งสามารถแทนได้ด้วยลักษณะการเคลื่อน ดังนี้
P1-> R1-> P2-> R3 -> P3
รูปแสดงการกาหนดทรัพยากรด้วยกราฟ

14. วิธีการจัดการกับปัญหาการติดตาย
1.เพื่อป้ องกันหรือควบคุมการเกิดการติดตายสามารถทา
ได้ 3 วิธี คือ
2.แน่ใจว่าระบบจะไม่เกิดการติดตายโดยการใช้
Protocol
3.ยอมให้ระบบเข้าสู่การติดตายได้ชั่วคราวแล้วสามารถ
ออกมาได้เมินเฉยทุกอย่าง แล้วอ้างว่าไม่เคยเกิดการติดตายใน
ระบบ วิธีนี้ใช้อยู่ในระบบ Unix

16. การป้ องกันการติดตาย (Deadlock Prevention)
สาเหตุที่ทาให้เกิดการติดตายมาจาก 4 ข้อ
Mutual Exclusion เงื่อนไขของการเกิด Mutualคือการใช้งาน
ทรัพยากรหนึ่ง ๆ จะอนุญาต ให้ใช้ได้ทีละงาน เช่น เครื่องพิมพ์ อีกนัยหนึ่งการ
ร่วมใช้ข้อมูลโดยไม่ต้องการเข้า Mutual ทาให้ไม่ เกิดการติดตาย ตัวอย่างของ
ไฟล์ที่สามารถอ่านได้อย่างเดียว ถ้าหลาย ๆ โปรเซสพยายามที่จะอ่านก็
สามารถเช้าอ่านได้ทันทีอย่างต่อเนื่องอย่างไรก็ดีทรัพยากรบางชนิดไม่สามารถ
ประกาศใช้งานร่วมกันได้

17. Hold / Waitรับรองได้ว่าเมื่อมีการร้องขอใช้ทรัพยากร
ทางาน โปรเซสนั้นต้องไม่ได้กาลังใช้ งานทรัพยากรอื่นอยู่ ซึ่ง
สามารถทาได้หลายวิธีการ เช่น
- บังคับให้โปสเซลร้องขอแล้วก็จัดสรรการใช้งานทรัพยากร
ให้กับโปรเซสนั้น ๆ ก่อนที่จะมีการเริ่มทางาน หรือยอมให้โปรเซสขอ
ใช้ทรัพยากรได้เมื่อโปรเซสไม่ได้ทางานในส่วนใดอยู่
- ยอมให้โปรเซสร้องขอเพียงแค่ช่วงของการขอเทปและดิสก์
เพื่อสาเนาข้อมูลได้

18. No Preemption ถ้าโปรเซสมีการใช้งานทรัพยากร
อื่นอยู่ ดังนั้นก็จะไม่สามารถเข้าทางานใน ทรัพยากรที่ขอใช้โป
ได้ทันทีในขณะนั้น แล้วทุก ๆ โปรเซสที'กาลังถูกใช้ในขณะนั้น
จะถูกปลดปล่อย ให้ว่าง โปรเซสที่ถูกบังคับให้ออกจากการใช้
บริการจะถูกเพิ่มเข้าไปในรายการของทรัพยากรที่มี โปรเซสรอ
ใช้งานจากนั้นโปรเซสจะเริ่มทางานก็ต่อเมื่อโปรเซสนั้นได้รับ
สิทธิให้ใช้ทรัพยากรตัวเติมได้ ในขณะที่โปรเซสอื่นๆ กาลังร้อง
ขอ

19. CircularWait ก่อนที่จะเริ่มใช้วิธีการนี้ด้องทาการ
กาหนดลาดับของชนิดทรัพยากรทั้งหมด และเมื่อร้องขอว่าในแต่
ละโปรเซสที่ขอใช้ทรัพยากรเป็นการเพิ่มจานวนลาดับของชนิด
ทรัพยากรที่ได้ ระบุไว้ กาหนดให้ R เป็นเซตของชนิดทรัพยากร
Rl, R2 .. , Rn เรากาหนดในแต่ละชนิดทรัพยากรเป็นเลขจานวน
เต็มเพื่อให้สามารถทาการเปรียบเทียบได้

20. การหลีกเลี่ยงการติดตาย

21. การหลีกเลี่ยงการติดตาย (Deadlock Avoidance)
จากข้อที่ผ่านมาเป็นการป้ องกันการเกิดการติดตายโดย
การจัดการกับสัญญาณที่ร้องขอใช้ ทรัพยากร แต่อาจส่งผลให้
การใช้งานระบบ หรือประสิทธิภาพในการทางานลดลง ดังนั้นจึง
มีวิธีที่ หลีกเลี่ยงการติดตายโดยพิจารณาจากข้อมูลของ
ทรัพยากรที่ถูกร้องขอ เช่น ในระบบที่มีเทป และ เครื่องพิมพ์
อย่างละเครื่อง

22. ดังนั้นเราอาจจัดสรรให้โปรเซส P เข้าใช้งานเทปก่อน
แล้วก็ใช้งาน เครื่องพิมพ์ ในขณะที่โปรเซส Q ใช้งานเครื่องพิมพ์
ก่อนแล้วค่อยใช้เทป ดังนั้นนอกจากการร้องขอ แล้วตรวจว่า
ทรัพยากรว่างหรือไม่จึงต้องมีการดูด้วยว่าขณะนั้นทรัพยากรนั้น
ถูกใช้โดยใครแล้ว โปรเซสไหนจะใช้อะไรก่อนหลัง

23. นอกจากนี้อาจมีข้อมูลที่มากที่สุดที่ขอใช้ทรัพยากรชนิด
นั้น รูปแบบอัลกอริทึมของการหลีกเลี่ยงการติดตายจะมีการ
ตรวจสอบสถานะของการใช้ทรัพยากรเพื่อให้แน่ใจ ว่าจะไม่เกิด
การรอแบบลูปอย่างสม่าเสมอตลอดเวลา สถานะของการใช้
ทรัพยากรถูกกาหนดด้วย จานวนของทรัพยากรที่ถูกใช้งานและ
จานวนทรัพยากรที่มีอยู่ในระบบ

24. Safe State
เมื่อโปรเซสร้องขอทรัพยากรที่มีอยู่ระบบต้องตัดสินว่าถ้า
ให้ใช้ทรัพยากรแล้วระบบจะยังคงอยู่ในสถานะที่ปลอดภัยหรือไม่
(Safe Stateหมายถึง สถานะที่ทรัพยากรสามารถให้บริการได้ทุก
โปรเซส) ลักษณะของ Sequence<PI, P2, Pn >จะยังคงดาเนินได้
ก็ต่อเมื่อทรัพยากรที่ Piขอทางานยังคงทางานได้อย่างน่าพอใจ ซึ่ง
จะกาหนดโดยทรัพยากรที่มีในขณะนั้นบวกกับทรัพยากร ที่ถูกใช้
งานอยู่ทั้งหมดของ Pjโดยที่ J < iนั้น หมายถึง ถ้าทรัพยากรที่ Pi
ต้องการยังไม่ว่าง

25. รูปแสดงสถานะปลอดภัย (SafeState)

26. อัลกอริทึมการกาหนดทรัพยากรด้วยกราฟ
Claim Edge Pi-> Rjเป็นตัวกาหนดว่าโปรเซส Pi อาจทา
การขอใช้ทรัพยากร Rjซึ่งแทน ได้ด้วยจุดประ ดังนั้นเส้นจุดประ
จะถูกเปลี่ยนให้กลายเป็นการขอใช้งานจริง (แทนด้วยเส้นทึบ)เมื่อ
โปรเซสนั้นทาการขอใช้ทรัพยากรจริง ดังนั้นเมื่อทรัพยากรบริการ
โปรเซสเรียบร้อยแล้วก็จะเปลี่ยน กลับเป็นเส้นประ Claim Edge
เหมือนเดิม

27. อัลกอริทึมของนายธนาคาร (Banker Algorithm)
ในระบบที่ทรัพยากร 1 ตัว สามารถให้บริการได้พร้อมกันหลาย
โปรเซสการใช้กราฟแทนการ ใช้งานทรัพยากรจะไม่เหมาะสม จึงมีการเสนอ
อัลกอริทึมของนายธนาคาร ซึ่งเป็นอัลกอริทึมที่ใช้งาน ได้จริงในระบบธนาคาร
ที่ว่าธนาคารจะไม่จ่ายเงินที่มีอยู่ให้ตามความต้องการของลูกค้าทั้งหมดได้
เป็นเวลานาน (หมายถึงมีคนถอนออกอย่างเดียว ธนาคารจะไม่สามารถอยู่ได้)
ดังนั้นจึงต้องมีระบบเพื่อกาหนด จานวนสูงสุดที่จะสามารถให้บริการได้
จานวนนี้อาจไม่จาเป็นต้องเป็นจานวนทรัพยากร ทั้งหมดที่มีอยู่ในระบบ เมื่อ
ผู้ใช้ขอใช้กลุ่มของทรัพยากร ระบบต้องทาการตรวจสอบว่าถ้าให้ใช้แล้ว ระบบ
จะยังคงอยู่ในภาวะปลอดภัยหรือไม่ ถ้าไม่ปลอดภัยการให้ใช้ทรัพยากรต้องรอ
จนกว่าจะมีผู้ใช้รายอื่น ทรัพยากรที่ใช้แล้วกลับเข้าสู่ระบบ

28. อัลกอริทึมที่ปลอดภัย
อัลกอริทึมที่หาได้ว่าระบบปลอดภัยหรือไม่สามารถทาได้ดังนี้
1. กาหนดให้ Work และ Finish เป็นเวกเตอร์ที่มีขนาด n x m โดย
เริ่มทางานที่ Work := Available และ finish [i] เป็นเท็จโดยที่ iมีค่าตั้งแต่
1, 2, 3 ...n
2. หาค่า iทั้ง 2 ฟังก์ชัน คือ finish[i] : = false,
Needi =< Work ถ้าไม่ตามเงื่อนไขข้ามไปยังขั้นที่ 4
3. Work := Work + Allocation, Finish[i] := true กลับไปยังขั้น
ที่ 2
4. ถ้า Finish[i] = True สาหรับทุกค่าของ i
แล้วระบบจะอยู่ในภาวะปลอดภัยเวลาในการใช้ทางานอัลกอริทึมนี้เท่ากับ
m X n2

29. อัลกอริทึมของการขอใช้ทรัพยากร
กาหนดให้ Request i เป็นเวกเตอร์ของการขอใช้งานสาหรับโปรเซส i
ถ้า Requesti [j] = k หมายถึง โปรเซส i ต้องการทางาน k บริการจากทรัพยากร j
เมื่อมีการขอใช้งานทรัพยากรโดยโปรเซส i ก็จะ เกิดการทางานดังต่อไปนี้
1. ถ้า Requesti =< Needi ไปยังขั้นตอนที่ 2 นอกจากนั้น
ให้แสดงข้อความเตือน เนื่องจาก โปรเซสมีการใช้ทรัพยากรมากกว่าที่คาดการณ์
ไว้
2. ถ้า Requesti =< Availableไปยังขั้นตอนที่ 3
นอกจากนี้โปรเซส i ต้องรอเนื่องจากทรัพยากรไม่มีให้ใช้งาน

30. 3. มีการตั้งระบบลวงเพื่อใช้ทรัพยากรที่โปรเซส iขอใช้โดยการใส่ค่าในตัว
แปรต่อไปนี้
Available : = Available – Requesti;
Allocationi: = Allocationi+ Requesti;
Needi : = Needi – Requesti;
รูปการจัดสรรทรัพยากร

31. รูปแสดงข้อมูลของระบบใช้งาน

32. รูปแสดงค่าของ Need := Max – Allocationของแต่ละโปรเซส

33. รูปแสดงระบบจาลองที่สร้างเพื่อตรวจสอบภาวะของระบบ

35. การตรวจจับการติดตาย
ระบบต้องมีการจัดการดังนี้
- อัลกอริทึมที่ตรวจสอบภาวะของระบบว่าจะเกิดการติด
ตายหรือไม่ (การตรวจจับ)
- อัลกอริทึมที่จะกู้ระบบจากการติดตาย

36. กรณีที่มี 1 บริการในทรัพยากร 1 เครื่อง
ถ้าทุกทรัพยากรสามารถใช้บริการได้เพียง 1 โปรเซสแล้วเรา
สามารถกาหนดอัลกอริทึมของ การตรวจจับการติดตายด้วยการใช้กราฟ
แสดงทรัพยากรที่เรียกว่ากราฟ Wait-for การติดตั้งดูแลการใช้กราฟ
สามารถทาได้โดยกาหนดให้โหมดแทนโปรเซส สัญลักษณ์ Pi -> Pj
หมายถึง โปรเซส i กาลังรอโปรเซส jโดยจะทาการแปลงจากกราฟแทน
ทรัพยากรเป็น wait-for กราฟที่มีแต่โปรเซส จากนั้นจึงใช้อัลกอริทึมเพื่อทา
การด้นหาตรวจดูว่ากราฟที่ได้เกิดเป็นลูปขึ้นหรือไม่ ซึ่งใช้ Order ทาโดยที่
n2 โดยที่ n คือจานวนของเส้นตรงที่อยู่ในกราฟ

37. กรณีที่สามารถให้บริการมากกว่า 1 ในทรัพยากร 1 เครื่อง
ลักษณะจะคล้ายกับอัลกอริทึมของนายธนาคาร โดยมีโครงสร้าง
ดังนี้
Available: เป็นเวกเตอร์ของขนาดที่ใช้ชี้จานวนของทรัพยากรที่
สามารถใช้งานได้
Allocation: เป็นเมตริกซ์ขนาด ท X m ที่กาหนดจานวนของ
ทรัพยากรในแด'ละชนิดที่ให้ บริการแต่ละโปรเซสอยู่ได้
Request: เป็นเวกเตอร์ขนาด ท X m เพื่อบ่งบอกการร้องขอ
ทรัพยากรของแต่ละโปรเซสใน ขณะนั้น เช่น Requests, j] = k หมายถึง
โปรเซส iกาลังขอใช้ทรัพยากรจาก jเป็นจานวน k บริการ

38. รูปภาพแสดงอัลกอริทึมของการตรวจจับ

39. รูปแสดงข้อมูลตัวอย่างที่ระบบ
ทางาน

40. รูปแสดงค่าของ Request หลังจากที่โปรเซส C มีการขอใช้ทรัพยากร

41. การใช้งานอัลกอริทึมตรวจจับ
จะมีการใช้งานอัลกอริทึมก็ต่อเมื่อ
- การติดตายเกิดขึ้นบ่อยอย่างไร
- จะมีโปรเซสจานวนเท่าไหร่ที่ถูกกระทบเมื่อเกิดการติด
ตาย
ถ้ามีการใช้อัลกอริทึมตรวจจับในลักษณะวนลูป อาจพบ
หลายลูปในทรัพยากรกราฟ ดังนั้นจะ ไม่สามารถบอกได้ว่าโปรเซส
ใดที่ทาให้เกิดการติดตาย

43. การกู้คืนจากการเกิดการติดตาย
การกู้คืนด้วยการออกจากระบบกาจัดการติดตายด้วยการ
ให้โปรเซสออกจากระบบ ซึ่งมี 2 วิธี
-ให้โปรเซสติดตายออกจากระบบทั้งหมด : วิธีนี้ชัดเจนใน
การกาจัดการติดตายแต่ผลเสีย มีมากเนื่องจากโปรเซสอาจทางาน
มาเป็นเวลานานดังนั้นผลลัพธ์ที่ได้ในแต่ละงานของโปรเซสจะหาย
ทั้งหมด ต้องเสียเวลาในการทางานใหม่ทั้งหมด
- ออกทีละโปรเซสจนกว่าการติดตายจะหายไป เนื่องจาก
ต้องมีการคิดถึงสิ่งที่สูญเสียไปเมื่อออกจากระบบทั้งหมด ดังนั้นจึง
ใช้การออกทีละโปรเซสแล้วลูปตรวจจับไปจนกว่าจะไม่พบการติด
ตาย

44. การกู้คืนจากการเกิดการติด
ตาย

45. การใช้วิธีการกู้คืนการติดตายต้องคานึง
- ความสาคัญของโปรเซส
- โปรเซสนั้นใช้เวลาในการประมวลผลมานานเท่าใดอีกนาน
เท่าไรจึงจะเสร็จทรัพยากรที่โปรเซสนั้นใช้งาน
- จานวนโปรเซสที่ต้องถูกออกจากระบบ
- โปรเซสนั้นเป็นแบบ Interactiveหรือ Batch

46. วิธีการครอบครองทรัพยากร
การแก้ปัญหาการติดตายด้วยการยึดคืนทรัพยากรจากโปรเซสอื่น
เพื่อให้อีกโปรเซสทางานได้ แล้วส่งผลให้ระบบไม่เกิดการติดตายดังนั้นจึงต้อง
พิจารณาเน้นที่จุดต่างๆ ดังนี้
1.การเลือกทรัพยากรที่จะยึดคืนจะต้องเลือกให้เกิดความเสียหาย
น้อยที่สุด หมายถึง เลือกทรัพยากรที่จะยึดคืนให้น้อยที่สุดหรือคานึงถึงเวลาที่
จะสามารถแก้ปัญหาได้
2.การย้อนกลับ ต้องพิจารณาด้วยว่าการกลับเริ่มทางานใหม่ของ
โปรเซส ดังนั้นต้องมีการเก็บสถานะของโปรเซสที่กาลังทางานไว้ก่อนเริ่มงาน
ใหม่
3.การรอดตายต้องให้มั่นใจว่าเมื่อยึดไปแล้วจะไม่เกิดการอดตาย
เนื่องจากโปรเซสไม่มี โอกาสได้ใช้ทรัพยากรอีกเลย