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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 1
Deadlocks - Impasses
Capítulo 3
3.1. Recurso3.2. Introdução aos deadlocks 3.3. Algoritmo do avestruz 3.4. Detecção e recuperação de deadlocks3.5. Evitando deadlocks3.6. Prevenção de deadlocks
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 2
Recursos
• Exemplos de recursos de computador– impressoras– unidades de fita– tabelas
• Processos precisam de acesso aos recursos numa ordem racional
• Suponha que um processo detenha o recurso A e solicite o recurso B– ao mesmo tempo um outro processo detém B e solicita A– ambos são bloqueados e assim permanecem
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 3
Recursos
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 4
Recursos (1)
• Deadlocks ocorrem quando …– garante-se aos processos acesso exclusivo aos
dispositivos– esses dispositivos são normalmente chamados de
recursos• Recursos preemptíveis
– podem ser retirados de um processo sem quaisquer efeitos prejudiciais
• Recursos não preemptíveis– vão induzir o processo a falhar se forem retirados
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 5
Recursos (2)
• Seqüência de eventos necessários ao uso de um recurso
1. solicitar o recurso2. usar o recurso3. liberar o recurso
• Deve esperar se solicitação é negada– processo solicitante pode ser bloqueado– pode falhar resultando em um código de erro
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 6
Introdução aos Deadlocks
• Definição formal:Um conjunto de processos está em situação de deadlock se todo processo pertencente ao conjunto estiver esperando por um evento que somente um outro processo desse mesmo conjunto poderá fazer acontecer
• Normalmente o evento é a liberação de um recurso atualmente retido
• Nenhum dos processos pode...– executar– liberar recursos– ser acordado
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 7
Quatro Condições para Deadlock
1. Condição de exclusão mútua• todo recurso está ou associado a um processo ou
disponível2. Condição de posse e espera
• processos que retêm recursos podem solicitar novos recursos
3. Condição de não preempção• recursos concedidos previamente não podem ser
forçosamente tomados4. Condição de espera circular
• deve ser uma cadeia circular de 2 ou mais processos• cada um está à espera de recurso retido pelo
membro seguinte dessa cadeia
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Modelagem de Deadlock (2)
• Modelado com grafos dirigidos
a) recurso R alocado ao processo Ab) processo B está solicitando/esperando pelo
recurso Sc) processos C e D estão em deadlock sobre
recursos T e U
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Modelagem de Deadlock (3)
Estratégias para tratar Deadlocks1. ignorar por completo o problema2. detecção e recuperação3. evitação dinâmica
• alocação cuidadosa de recursos4. prevenção
• negação de uma das quatro condições necessárias
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Modelagem de Deadlock (4)
Como ocorre um deadlock
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 11
Algoritmo do Avestruz
• Finge que o problema não existe• Razoável se
– deadlocks ocorrem muito raramente– custo da prevenção é alto
• UNIX e Windows seguem esta abordagem
• É uma ponderação entre– conveniência– correção
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Detecção com um Recursode Cada Tipo (1)
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Detecção com um Recursode Cada Tipo (1)
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Detecção com um Recursode Cada Tipo (1)
• Observe a posse e solicitações de recursos• Um ciclo pode ser encontrado dentro do grafo,
denotando deadlock
É possível ocorrer um Deadlock ?
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Detecção com um Recursode Cada Tipo (2)
Estruturas de dados necessárias ao algoritmo de detecção de deadlock
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Detecção com um Recursode Cada Tipo (2)
Estruturas de dados necessárias ao algoritmo de detecção de deadlock
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Detecção com um Recursode Cada Tipo (2)
Estruturas de dados necessárias ao algoritmo de detecção de deadlock
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Detecção com um Recursode Cada Tipo (2)
Estruturas de dados necessárias ao algoritmo de detecção de deadlock
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 19
Detecção com um Recursode Cada Tipo (2)
Estruturas de dados necessárias ao algoritmo de detecção de deadlock
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 20
Detecção com um Recursode Cada Tipo (2)
Estruturas de dados necessárias ao algoritmo de detecção de deadlock
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 21
Detecção com um Recursode Cada Tipo (2)
Estruturas de dados necessárias ao algoritmo de detecção de deadlock
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 22
Detecção com um Recursode Cada Tipo (2)
Estruturas de dados necessárias ao algoritmo de detecção de deadlock
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 23
Detecção com um Recursode Cada Tipo (3)
Estruturas de dados necessárias ao algoritmo de detecção de deadlock (2º Caso)
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 24
Detecção com um Recursode Cada Tipo (3)
Estruturas de dados necessárias ao algoritmo de detecção de deadlock (2º Caso)
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 25
Detecção com um Recursode Cada Tipo (3)
Estruturas de dados necessárias ao algoritmo de detecção de deadlock (2º Caso)
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 26
Detecção com um Recursode Cada Tipo (3)
Estruturas de dados necessárias ao algoritmo de detecção de deadlock (2º Caso)
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 27
Recuperação de Deadlock (1)
• Recuperação através de preempção– retirar um recurso de algum outro processo– depende da natureza do recurso
• Recuperação através de reversão de estado– verifica um processo periodicamente– usa este estado salvo– reinicia o processo se este é encontrado em
estado de deadlock
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 28
Recuperação de Deadlock (2)
• Recuperação através da eliminação de processos– forma mais grosseira mas também mais
simples de quebrar um deadlock– elimina um dos processos no ciclo de deadlock– os outros processos conseguem seus recursos– escolhe processo que pode ser reexecutado
desde seu início
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 29
Evitando Deadlocks
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 30
Evitando Deadlocks
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 31
Estados Seguros e Inseguros (1)
Demonstração de que o estado em (a) é seguro
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 32
Estados Seguros e Inseguros (2)
Demonstração de que o estado em (b) é inseguro
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 33
O Algoritmo do Banqueiropara um Único Recurso
Três estados de alocação de recursosa) segurob) seguroc) inseguro
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 34
O Algoritmo do Banqueiropara Múltiplos Recursos
Exemplo do algoritmo do banqueiro com múltiplos recursos
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 35
Prevenção de DeadlockAtacando a Condição de Exclusão Mútua
• Alguns dispositivos (como uma impressora) podem fazer uso de spool– o daemon de impressão é o único que usa o recurso
impressora– desta forma deadlock envolvendo a impressora é
eliminado• Nem todos os dispositivos podem fazer uso de
spool• Princípio:
– evitar alocar um recurso quando ele não for absolutamente necessário necessário
– tentar assegurar que o menor número possível de processos possa de fato requisitar o recurso
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 36
Prevenção de DeadlockAtacando a Condição de Posse e Espera
• Exigir que todos os processos requisitem os recursos antes de iniciarem– um processo nunca tem que esperar por aquilo que precisa
• Problemas– podem não saber quantos e quais recursos vão precisar no
início da execução– e também retêm recursos que outros processos poderiam estar
usando
• Variação: – processo deve desistir de todos os recursos– para então requisitar todos os que são imediatamente
necessários
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 37
Prevenção de DeadlockAtacando a Condição de Não Preempção
• Esta é uma opção inviável• Considere um processo de posse de uma
impressora– no meio da impressão– retoma a impressora a força– !!??
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 38
Prevenção de DeadlockAtacando a Condição de Espera Circular (1)
a) Recursos ordenados numericamenteb) Um grafo de recursos
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 39
Prevenção de DeadlockAtacando a Condição de Espera Circular (2)
Resumo das abordagens para prevenir deadlock
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 40
Condição de Inanição - Starvation
• Algoritmo para alocar um recurso– pode ser ceder para o job mais curto primeiro
• Funciona bem para múltiplos jobs curtos em um sistema
• Jobs longos podem ser preteridos indefinidamente– mesmo não estando bloqueados
• solução:– política do primeiro a chegar, primeiro a ser servido
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Exercício
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Verificar se o estado é seguro ou inseguro:• Caso seguro: Propor a possível resolução• Caso Inseguro: Apresentar onde se daria o deadlock
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 42
Exercício
Verificar se o estado é seguro ou inseguro:• Caso seguro: Propor a possível resolução• Caso Inseguro: Apresentar onde se daria o deadlock
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Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 43
Exercício
Verificar se o estado é seguro ou inseguro:• Caso seguro: Propor a possível resolução• Caso Inseguro: Apresentar onde se daria o deadlock