0
Tải bản đầy đủ (.pdf) (90 trang)

Hiện tượng bế tắc

Một phần của tài liệu GIÁO TRÌNH NGUYÊN LÝ HỆ ĐIỀU HÀNH (NGHỀ: QUẢN TRỊ MẠNG - TRUNG CẤP) - TRƯỜNG CĐ KỸ THUẬT VIỆT ĐỨC HÀ TĨNH (Trang 78 -83 )

1.1 .Khái niệm quá trình

6. Hiện tượng bế tắc

Mục tiêu : Nắm được khái niệm bế tắc, các biện pháp phòng tránh, xử lý bế tắc.

6.1. Khái niệm bế tắc

Bế tắc là hiện tượng khi một nhóm các q trình bị kết khối một cách lâu dài do mỗi quá trình trong nhóm đang chiếm một tập con các tài nguyên để hồn thiện q trình đó và chờ đợi việc giải phóng một số tài ngun cịn lại đang bị các q trình thuộc cùng nhóm đang chiếm giữ.

Một trong các ví dụ dễ thấy là hiện tượng yêu cầu chu trình các thiết bị: có 3 q trình, A đang chiếm giữ thiết bị và đòi hỏi thiết bị 2, B đang chiếm giữ thiết bị 2 và đòi hỏi thiết bị 3, C đang chiếm giữ thiết bị 3 và đòi hỏi thiết bị 1.

Chúng ta có hai q trình Pr1 và Pr2. Chúng chia xẻ hai tài nguyên p1 và p2 và để loại trừ ràng buộc, trong hai quá trình trên sử dụng semaphore s1cho tài nguyên p1 và semaphore s2 cho tài nguyên p2. Việc sử dụng các semaphore nói trên trong thân các thủ tục được trình bày như dưới đây. Pr1:… Pr2:… 1.P(s1) 5.P(s2) … …. 2.P(s2) 6.P(s1) … …. 3.V(s1) 7.V(s1) … … 4.V(s2) 8.V(s2) …. …

Ban đầu, cả hai semaphore có giá trị 1. Xem xét trường hợp theo thời gian, dãy trạng thái đòi hỏi nhu cầu và giải phóng biến chung là dãy 1,2,5,3,4,6,7. Khi thủ tục Pr2 có nhu cầu p2 (lệnh 5), nó bị kết khối do p2 đang được Pr1 dùng. Chỉ sau khi Pr1 thực hiện giải phóng p2 (lệnh 4) thì Pr2 mới được tách khối. Đến bây giờ dãy thực hiện các câu lệnh trở thành 5,1,6,2 thế thì Pr2 bị kết khối khi đòi hỏi p1 (lệnh 6) còn Pr1 bị kết khối khi đòi hỏi p2 (lệnh 2): Pr1 chờ đợi cho đến khi Pr2 đi tới lệnh 8 còn Pr2

chờ đợi cho đến khi Pr1 đi tới lệnh 3. Hiện tượng bế tắc xuất hiện do hai quá trình con này chờ đợi lẫn nhau.

6.2. Các biện pháp phịng tránh bế tắc

Chủ yếu có ba hương tiếp cận để xử lý tắc nghẽn :

- Sử dụng một vài giao thức (protocol) để bảo đảm rằng hệ thống không bao giờ xảy ra tắc nghẽn.

HĐH khơng có khả năng chống Deadlock Lý do dung phương pháp này:

Do xác suất xảy ra đealock nhỏ

Giải quyết deadlock địi hỏi chi phí cao

Xử lý bằng tay do người quản trị hệ thống làm.

Đây là giải pháp của hầu hết các hệ điều hành hiện nay. - Cho phép xảy ra tắc nghẽn và tìm cách sửa chữa tắc nghẽn.

- Hồn toàn bỏ qua việc xử lý tắc nghẽn, xem như hệ thống không bao giờ xảy ra tắc nghẽn.

6.3. Phát hiện bế tắc

Một câu hỏi đặt ra có thể tính tốn để khẳng định được hay không khẳng định rằng một q trình có thể rơi vào tình trạng bế tắc. Để tính tốn được điều này, hệ điều hành cần đưa ra danh sách các tài nguyên mà các quá trình đang chờ đợi và danh sách các quá trình đang chờ đợi tài nguyên mà không được thỏa mãn.

Để đốn nhận việc bế tắc có thể xảy ra hay khơng cần có thơng tin để kiểm sốt nhu cầu tài nguyên của các quá trình. Rõ ràng là khơng phải tình trạng cần tài nguyên là sẽ xảy ra bế tắc. Có một số thuật tốn dựa vào các danh sách đã liệt kê ở trên để đốn nhận được bế tắc có thể xảy ra để loại bỏ .

6.4. Xử lý bế tắc

Cách tiếp cận này dựa trên việc thu hồi lại các tài nguyên của những tiến trình bị kết thúc. Có thể sử dụng một trong hai phương pháp sau :

Đình chỉ tất cả các tiến trình trong tình trạng tắc nghẽn

Đình chỉ từng tiến trình liên quan cho đến khi khơng cịn chu trình gây tắc nghẽn : để chọn được tiến trình thích hợp bị đình chỉ, phải dựa vào các yếu tố như độ ưu tiên, thời gian đã xử lý, số lượng tài nguyên đang chiếm giữ , số lượng tài nguyên yêu cầu...

Thu hồi tài nguyên

Có thể hiệu chỉnh tắc nghẽn bằng cách thu hồi một số tài nguyên từ các tiến trình và cấp phát các tài nguyên này cho những tiến trình khác cho đến khi loại bỏ được chu trình tắc nghẽn. Cần giải quyết 3 vấn đề sau:

Chọn lựa một nạn nhân: tiến trình nào sẽ bị thu hồi tài nguyên ? và thu hồi những tài nguyên nào ?

Trở lại trạng thái trước tắc nghẽn: khi thu hồi tài nguyên của một tiến trình, cần phải phục hồi trạng thái của tiến trình trở lại trạng thái gần nhất trước đó mà khơng xảy ra tắc nghẽn.

Tình trạng « đói tài ngun »: làm sao bảo đảm rằng khơng có một tiến trình ln ln bị thu hồi tài ngun ?

6.5. Kết luận chung về phòng tránh bế tắc

Trạng thái deadlock xảy ra khi hai hay nhiều q trình đang chờ khơng xác định một sự kiện mà có thể được gây ra chỉ bởi một trong những quá trình đang chờ. Về nguyên tắc, có ba phương pháp giải quyết deadlock:

• Sử dụng một số giao thức để ngăn chặn hay tránh deadlock, đảm bảo rằng hệ thống sẽ không bao giờ đi vào trạng thái deadlock. • Cho phép hệ thống đi vào trạng thái deadlock, phát hiện và sau đó phục hồi.

• Bỏ qua vấn đề deadlock và giả vờ deadlock chưa bao giờ xảy ra trong hệ thống. Giải pháp này là một giải pháp được dùng bởi hầu hết các hệ điều hành bao gồm UNIX.

Trường hợp deadlock có thể xảy ra nếu và chỉ nếu bốn điều kiện cần xảy ra cùng một lúc trong hệ thống: loại trừ hỗ tương, giữ và chờ cấp thêm tài nguyên,

khơng địi lại tài nguyên, và tồn tại chu trình trong đồ thị cấp phát tài nguyên. Để ngăn chặn deadlock, chúng ta đảm bảo rằng ít nhất một điều kiện cần không bao giờ xảy ra.

Một phương pháp để tránh deadlock mà ít nghiêm ngặt hơn giải thuật ngăn chặn deadlock là có thơng tin trước về mỗi quá trình sẽ đang dùng tài nguyên như thế nào. Thí dụ, giải thuật Banker cần biết số lượng tối đa của mỗi lớp tài nguyên có thể được

yêu cầu bởi mỗi quá trình. Sử dụng thơng tin này chúng ta có thể định nghĩa giải thuật tránh deadlock.

Nếu hệ thống không thực hiện một giao thức để đảm bảo rằng deadlock sẽ không bao giờ xảy ra thì lược đồ phát hiện và phục hồi phải được thực hiện. Giải thuật phát hiện deadlock phải được nạp lên để xác định deadlock có thể xảy ra hay không. Nếu deadlock được phát hiện hệ thống phải phục hồi bằng cách kết thúc một số quá trình bị deadlock hay địi lại tài ngun từ một số q trình bị deadlock.

Trong một hệ thống mà nó chọn các nạn nhân để phụv hồi về trạng thái trước đó chủ yếu dựa trên cơ sở yếu tố chi phí, việc đói tài nguyên có thể xảy ra. Kết quả là quá trình được chọn khơng bao giờ hồn thành tác vụ được chỉ định của nó.

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

1. Nêu khái niệm quá trình (tiến trình). Phân biệt quá trình với chương trình.

2. Vẽ sơ đồ không gian trạng thái. Nêu ý nghĩa các trạng thái của một quá trình.

3. Thế nào là lập lịch dài kỳ và lập lịch ngắn kỳ. 4. Khái niệm ngắt và qui trình xử lý ngắt.

5. Nêu các tiêu chuẩn lập lịch cho CPU.

6. Cho các quá trình với thời gian thực hiện tương ứng như sau: Quá trình (process) tthực hiện

P1 10

P3 7 P4 1

P5 5

Tính thời gian chờ đợi trung bình của các quá trình trong các chiến lược FCFS, SJN, RR (với lượng tử thời gian là 2).

7. Nêu khái niệm về bế tắc và các điều kiện xảy ra bế tắc trong hệ thống.

HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI

1. Tiến trình là một đoạn chương trình hay đoạn dữ liệu chương trình được đưa vào CPU để xử lý. Dựa vào khái niệm chương trình và tiến trình để phân biệt.

2. Vẽ sơ đồ. Nêu lên khi nào thì quá trình ở các trạng thái trong sơ đồ.

3. Nêu ở phần lập lịch dài kỳ và lập lịch ngắn kỳ. 4. Ở phần ngắt và các bước xử lý ngắt trong giáo trình

5. Xem xét số tiến trình vào xử lý trong CPU, thời gian chờ của các tiến trình.

6. Áp dụng và xem ví dụ các chiến lược FCFS, SJN,RR nói ở trên để giải.

Một phần của tài liệu GIÁO TRÌNH NGUYÊN LÝ HỆ ĐIỀU HÀNH (NGHỀ: QUẢN TRỊ MẠNG - TRUNG CẤP) - TRƯỜNG CĐ KỸ THUẬT VIỆT ĐỨC HÀ TĨNH (Trang 78 -83 )

×