PDF de programación - Administración de procesos: Bloqueos mutuos y políticas

El SO y los Bloqueos mutuos
Prevención
Evasión
Detección y recuperación
La triste realidad. . .

Administración de procesos: Bloqueos mutuos y

políticas

Gunnar Wolf

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Administración de procesos: Bloqueos mutuos y políticas

El SO y los Bloqueos mutuos
Prevención
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Detección y recuperación
La triste realidad. . .

Índice

1 El SO y los Bloqueos mutuos

2 Prevención

3 Evasión

4 Detección y recuperación

5 La triste realidad. . .

Gunnar Wolf

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Generalizando bloqueos mutuos

Estudiamos ya varios casos de bloqueos mutuos al hablar de
sincronización
Pueden presentarse en varios otros entornos

De cómputo o de la vida real

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El encuentro de dos trenes

Cuando dos trenes lleguen a un crucero, ambos deben
detenerse por completo y no avanzar hasta que el otro se
haya ido

Ley aprobada por el Estado de Kansas, principios del siglo XX

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El cruce de un semáforo: ¿Qué queremos evitar?

Figura: Tránsito detenido en Nueva
York

Figura: Bloqueo circular en el
tránsito

Imágenes: Wikipedia: Gridlock

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El cruce de un semáforo

Cuando dos personas llegan a un crucero sin semáforo, ¿quién
tiene el paso?

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El cruce de un semáforo

Cuando dos personas llegan a un crucero sin semáforo, ¿quién
tiene el paso?

Reglamento de tránsito: El conductor que viene más por la
derecha

¿Y qué procede cuando cuatro conductores llegan a la vez?

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El cruce de un semáforo

Cuando dos personas llegan a un crucero sin semáforo, ¿quién
tiene el paso?

Reglamento de tránsito: El conductor que viene más por la
derecha

¿Y qué procede cuando cuatro conductores llegan a la vez?

Legalmente, los cuatro deben detenerse y nunca más avanzar
Uno podría echarse en reversa, otro podría ignorar la ley y
pasar de todos modos, ¡pero es porque los conductores
humanos tienen iniciativa!

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¿Cuándo se presenta un bloqueo mutuo?

Condiciones de Coffman

Exclusión mutua Los procesos reclaman acceso exclusivo de los

recursos

Espera por Los procesos mantienen los recursos que ya les habían

sido asignados mientras esperan recursos adicionales

No apropiatividad Los recursos no pueden ser extraídos de los

procesos que los tienen hasta su completa utilización
Espera circular Existe una cadena circular de procesos en que cada

uno mantiene a uno o más recursos que son
requeridos por el siguiente en la cadena

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Evaluando en base a las condiciones de Coffman

Cada una de las condiciones presentadas son necesarias, pero
no suficientes para que haya un bloqueo
Pero pueden alertarnos hacia una situación de riesgo
Cuando se presentan las cuatro, tenemos un bloqueo mutuo
que sólo puede resolverse terminando a uno de los procesos
involucrados

Pérdida de datos / estado

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Ejemplo clásico de bloqueo mutuo (1)

Asumimos: Un sistema con dos unidades de cinta (acceso

secuencial, no-compartible)

Dos procesos, A y B, requieren de ambas unidades.

1 A solicita una unidad y se bloquea
2 B solicita una unidad y se bloquea
3 El sistema operativo otorga la unidad 1 a A y lo vuelve a poner

en ejecución

4 A continúa procesando; termina su periodo de ejecución
5 El sistema operativo otorga la unidad 2 a B y lo vuelve a poner

en ejecución

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Ejemplo clásico de bloqueo mutuo (2)

6 B solicita otra unidad y se bloquea
7 El sistema operativo no tiene otra unidad por asignar.

Mantiene a B bloqueado; otorga el control de vuelta a A

8 A solicita otra unidad y se bloquea
9 El sistema operativo no tiene otra unidad por asignar.

Mantiene a B bloqueado; otorga el control de vuelta a otro
proceso (o queda en espera)

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Esquematizando el ejemplo clásico

Figura: Esquema clásico de un bloqueo mutuo simple: Los procesos A y B
esperan mutuamente para el acceso a las unidades 1 y 2.

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El punto de vista del sistema operativo

El rol del sistema operativo va más allá de lo presentado en las
láminas anteriores (Exclusión mutua)
No podemos asumir que los procesos cooperarán entre sí

Ni siquiera que sabrán por anticipado de la existencia mutua
Un rol primario del sistema operativo es gestionar los recursos
del equipo

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Políticas de prevención o resolución de bloqueos mutuos

Si el sistema establece políticas respecto a la asignación de

recursos, puede evitar casos como el presentado.
Las políticas pueden verse en un contínuo entre:

Liberales Buscan a otorgar los recursos lo antes posible cuando

son solicitados

Conservadoras Controlan más el proceso de asignación de recursos

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Espectro liberal-conservador de políticas

Figura: Espectro liberal—conservador de esquemas para evitar bloqueos

Volveremos a este diagrama hacia el final del tema

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Categorías de estrategias ante bloqueos mutuos

Prevención Modela el comportamiento del sistema para eliminar

toda posibilidad de un bloqueo.
Resulta en una utilización subóptima de recursos.

Evasión Impone condiciones menos estrictas. No puede evitar
todas las posibilidades de un bloqueo; cuando éste se
produce busca evitar sus consecuencias.

Detección y recuperación Permite que ocurran los bloqueos, pero

busca determinar si ha ocurrido y actuar para
eliminarlos.

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1 El SO y los Bloqueos mutuos

2 Prevención

3 Evasión

4 Detección y recuperación

5 La triste realidad. . .

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Característica básica

Modela el comportamiento del sistema para eliminar toda

posibilidad de un bloqueo.

Resulta en una utilización subóptima de recursos.

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Serialización

Previene caer en bloqueos negando que el sistema otorgue
recursos a más de un proceso a la vez
Los diferentes procesos pueden seguir ejecutando

Realizando cálculos
Empleando recursos no rivales

Podría emplearse en un esquema tipo multiprogramación
temprana (no interactiva)

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Serializando el ejemplo clásico de bloqueo mutuo (1)

1 A solicita una unidad y se bloquea
2 B solicita una unidad y se bloquea
3 El sistema operativo otorga la unidad 1 a A y lo vuelve a poner

en ejecución

4 A continúa procesando; termina su periodo de ejecución
5 El sistema operativo mantiene bloqueado a B, dado que A

tiene un recurso

6 A solicita otra unidad y se bloquea

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Serializando el ejemplo clásico de bloqueo mutuo (2)

7 El sistema operativo otorga la unidad 2 a A y lo vuelve a poner

en ejecución

8 A libera la unidad 1
9 A libera la unidad 2 (y con ello, el bloqueo de uso de recursos)
10 El sistema operativo otorga la unidad 1 a B y lo vuelve a poner

en ejecución

11 B solicita otra unidad y se bloquea
12 El sistema operativo otorga la unidad 2 a B y lo vuelve a poner

en ejecución

13 B libera la unidad 1
14 B libera la unidad 2

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Analizando a la serialización

Previene toda posib