Giáo trình Hệ điều hành - Chương 4: Deadlock và xử lý - Khoa Công nghệ Thông tin - Trường ĐH Bách Khoa TP. HCM

Nội dung text: Giáo trình Hệ điều hành - Chương 4: Deadlock và xử lý - Khoa Công nghệ Thông tin - Trường ĐH Bách Khoa TP. HCM

1. 4.1 Định nghĩa deadlock ‰ Deadlock là trạng thái của hệ thống mà ở ₫ócóít nhất 2 process ₫ang dừng chờ lẫn nhau và như thế chúng không thể chạy tiếp ₫ược. Môn : Hệ ₫iều hành Khoa Công nghệ Thông tin Chương 4 : Deadlockvà xử lý Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Slide 2
2. 4.3 Bốn chiến lược giải quyết deadlock 1. Phớt lờ : không làm gì cả vì hy vọng hệ thống sẽ không có Î deadlock Nếu hệ th ống có deadlock thì chịu ch ết!!. 2. Phát hiện và chữa trị deadlock (Dectection & Recovery) : cứ ₫ể hệ thống hoạ t ₫ộng tự do, theo ₫ịnh kỳ hay khi hệ thống rãnh, máy sẽ kiểm tra ₫ể phát hiện có deadlock không ? Nếu không thì thôi, nếu có thì tìm cách chữa trị sao cho hệ thống hết bị deadlock và làm việc bình thường trở lại. 3. Né tránh deadlock (Deadlock Avoidance) : mỗi khi sắp cấp phát tài nguyên cho process, máy kiểm tra cẩn thận xem có dẫn ₫ến deadlock không ? Nếu không thì cấp phát bình thường, còn nếu có nguy cơ deadlock thì trì hoãn vi ệc cấp phát ₫ể né tránh deadlock có thể xảy ra. 4. Phòng ngừa deadlock (deadlock prevention) : hệ thống sẽ dùng 1 tập các nguyên tắc rất nghiêm khắc trong việc cấp phát tài nguyên cho các process sao cho deadlock không thể xảy ra. Môn : Hệ ₫iều hành Khoa Công nghệ Thông tin Ch ương 4 : Deadlockvà xử lý Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Slide 4
3. Giải thuật phát hiện deadlock ₫ơn giản ƒ Nếu mỗi loại tài nguyên chỉ có tối ₫a 1 tài nguyên thì khi 1 process Pi nào ₫ó ₫ang chiếm giữ tài nguyên Rj thì không có process nào khác có thể truy xuất Rj nữa (nguyên tắc loại trừ tương hỗ). Như vậy, nếu process Pj cần truy xuất Rj, nó buộc phải dừng chờ process Pi trả tài nguyên Rj, ta nói trong trường hợp này, Pj phụ thuộc Pi. ƒ Ý tưởng cơ bản của giải thuật phát hiện deadlock ₫ơn giản là hệ thống sẽ xây dựng và quản lý ₫ồ thị miêu tả sự phụ thuộc giữa các process theo thời gian. Đồ thị này có các thành phần sau : mỗi process hay mỗi tài nguyên là 1 nút của ₫ồ thị, cung có hướng từ nút i ₫ến j miêu tả phần tử i phụ thuộc phần tử j. Môn : Hệ ₫iều hành Khoa Công nghệ Thông tin Chương 4 : Deadlockvà xử lý Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Slide 6
4. Giải thuật phát hiện deadlock ₫ơn giản ‰ Thí dụ có 2 process P1 và P2 ₫ang chạy, theo giải thuật process P1 sẽ truy xuất tài nguyên R1 rồi R2, trong khi ₫ó process P2 sẽ truy xuất R2 rồi R1 với tiến ₫ộ thời gian cụ thể như sau : ƒ tại t1 : process P1 xin truy xuất R1 ⇒ OK ⇒ hệ thống vẽ 1 cung từ R1 tới P1 và cho P1 chạy tiếp. ƒ tại t2 : process P2 xin truy xuất R2 ⇒ OK ⇒ hệ thống vẽ 1 cung từ R2 tới P2 và cho P2 chạy tiếp. ƒ tại t3 : process P1 xin truy xuất R2 (₫ang bị P2 chiếm giữ) ⇒ hệ thống vẽ 1 cung từ P1 tới R2 và bắt P1 dừng ₫ợi process P2. ƒ tại t4 : process P2 xin truy xuất R1 (₫ang bị P1 chiếm giữ) ⇒ hệ thống vẽ 1 cung từ P2 tới R1 và bắt P2 dừng ₫ợi process P1. ƒ từ t4 trở₫i : ₫ã xuất hiện vòng kép kín chứa 2 process P1 và P2 ⇒ 2 process P1 và P2 ₫ều bị dừng vì phải chờ lẫn nhau và chúng không bao giờ chạy ₫ược nữa ⇒ deadlock. Môn : Hệ ₫iều hành Khoa Công nghệ Thông tin Chương 4 : Deadlockvà xử lý Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Slide 8
5. 4.5 Giải thuật phát hiện deadlock tổng quát Trạng thái sử dụng các tài nguyên của các process tại từng thời ₫iểm ₫ược xác ₫ịnh bởi 4 thông số sau ₫ây : ƒ vector miêu tả số lượng tài nguyên tổng thể ₫ã ₫ược gắn vào máy E(E1, E2, ,Em), trong ₫ó Ei là số lượng tài nguyên loại i mà hệ thống ₫ược trang bị. Như vậy vector E là hằng số trong lúc hệ thống hoạt ₫ộng (ta không ₫ược phép gắn/gở tài nguyên trong lúc máy ₫ang vận hành). ƒ vector miêu tả số lượng tài nguyên chưa dùng (₫ang rãnh) A(A1, A2, ,Am), trong ₫ó Ai là số lượng tài nguyên loại i còn ₫ang rãnh. Như vậy, vector A ≤ E theo nghĩa ∀j, Aj ≤ Ej. Môn : Hệ ₫iều hành Khoa Công nghệ Thông tin Chương 4 : Deadlockvà xử lý Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Slide 10
6. 4.5 Giải thuật phát hiện deadlock tổng quát ƒ ma trận R miêu tả số lượng tài nguyên thuộc từng loại ₫ang ₫ược các process xin thêm nhưng chưa ₫ược cấp phát (vì chưa có sẵn!) : R11 R12 R13 R1m R21 R22 R23 R2m . . . . . . . . . . Rn1 Rn2 Rn3 Rnm Phần tử Rij miêu tả số lượng tài nguyên loại j ₫ang ₫ược process i xin thêm nh ưng chưa ₫ược cấp phát. Môn : Hệ ₫iều hành Khoa Công nghệ Thông tin Chương 4 : Deadlockvà xử lý Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Slide 12
7. 4.5 Giải thuật phát hiện deadlock tổng quát BOOL deadlock[n]; // = 0 : chua deadlock, = 1 : bi deadlock int E[m]; // bản sao vector E của hệ thống Int A[m]; // bản sao vector A của hệ thống int C[n][m]; // bản sao vector E của hệ th ống int R[n][m]; // bản sao vector E của hệ thống Môn : Hệ ₫iều hành Khoa Công nghệ Thông tin Chương 4 : Deadlockvà xử lý Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Slide 14
8. 4.5 Giải thuật phát hiện deadlock tổng quát // Tm 1 process co th̉ chay ₫ươc int FindProcess(void) { for (i=0; i A[j]) return FALSE; return TRUE; } Môn : Hệ ₫iều hành Khoa Công nghệ Thông tin Chương 4 : Deadlockvà xử lý Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Slide 16
9. 4.6 Chiến lược né tránh deadlock Né tránh deadlock : ƒ ₫ể hệ thống hoạt ₫ộng tự do, chỉ khi cần cấp phát tài nguyên cho process thì phải cẩn thận : tiên tri xem nếu cấp phát thì có dẫn hệ thống ₫ến deadlock không ? Nếu có thì không cấp phát (cho process xin cấp phát ngủ chờ), nều không thì cấp phát tài nguyên bình thường. ƒ Trạng thái an toàn là trạng thái mà ở ₫ó chưa có deadlock và tồn tại ít nhất 1khả năng chạy các process sao cho chúng hoàn tất chức năng. Ngược lại ta nói hệ thống ₫ang ở trạng thái không an toàn. ƒ Như vậy, trạng thái bắt ₫ầu của hệ thống (E0,A0,C0,R0)làtrạng thái an ntoàn. Môn : Hệ ₫iều hành Khoa Công nghệ Thông tin Chương 4 : Deadlockvà xử lý Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Slide 18
10. 4.7 Chiến lược ₫ề phòng deadlock Tìm cách cấp phát tài nguyên sao cho về nguyên tắc không thể gây ra deadlock về sau : ƒ Ngừa nguyên nhân 1 : ₫ừng tạo cơ hội cho các process phải loại trừ tương hỗ lẫn nhau khi thi hành ₫oạn code CS truy xuất tài nguyên dùng chung, thí dụ dùng kỹ thuật 'Spooling' máy in. Kỹ thuật này không có tính tổng quát cao vì không thích hợp cho mọi tài nguyên. Môn : Hệ ₫iều hành Khoa Công nghệ Thông tin Chương 4 : Deadlockvà xử lý Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Slide 20
11. 4.7 Chiến lược ₫ề phòng deadlock ƒ Ngừa nguyên nhân 3 : ₫ừng sử d ụng tài nguyên dạng "No preemptive" ⇒ không khả thi. ƒ Ngừa nguyên nhân 4 : ₫ừng ₫ể các process tạo vòng chờ khép kín : ₫ánh số thứ tự các tài nguyên rồi yêu cầu các process phải xin cấp phát các tài nguyên theo thứ tự xác ₫ịnh (tăng dần hay giảm dần). Vấn ₫ề là ₫ánh số các tài nguyên theo thứ tự nào cho hợp lý ₫ể mọi process ₫ều có thể hoạt ₫ộng theo thuật giải riêng của mình? Môn : Hệ ₫iều hành Khoa Công nghệ Thông tin Chương 4 : Deadlockvà xử lý Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Slide 22