Deadlocks Impasses Vinícius Pádua.

Deadlocks Impasses Vinícius Pádua

O que é um Deadlock ?

O que é um Deadlock ? Cenário Não é exclusividade dos processos
Dois processos : Gravar CD com dados do scanner Processo A solicita o CD é autorizado Processo B solicita o scanner é autorizado Processo A solicita o scanner é negado Processo B solicita o CD é negado Processos A e B estão em deadlock Como proceder ? E se os hardware fosse acessados de forma compartilhada? Não é exclusividade dos processos Banco de dados, arquivos no disco, threads, ... Recursos

Deadlock Eventos necessários para utilizar de um recurso
Requisitar o recurso Se recurso não disponível quando solicitado Processo requisitante terá que esperar Processo ficara constantemente solicitando até ser atendido Usar o recurso Utilizar o recurso Nessa etapa que os deadlock ocorrem Liberar o recurso Liberar recurso

Como ocorre um Deadlock ?
Cenários Quem define a ordem de execução? ... public void process_A(){ resource_1.down(); resource_2.down(); use_both_resources(); resource_2.up(); resource_1.up(); } public void process_B(){ ... public void process_A(){ resource_1.down(); resource_2.down(); use_both_resources(); resource_2.up(); resource_1.up(); } public void process_B(){

Deadlock Natureza do recurso Preemptíveis Não Preemptíveis
Podem ser retirados do processo proprietário sem prejuízo Ex.: Memória Não Preemptíveis Não podem ser retirado, pois causam prejuízos Ex.: Gravação de DVD ... public void process_A(){ resource_1.down(); resource_2.down(); use_both_resources(); resource_2.up(); resource_1.up(); } public void process_B(){ Recurso 2 é preemptível

O que é um Deadlock ? Um conjunto de processos estará em situação de deadlock se todo processo pertencente ao conjunto estiver esperando por um evento que somente outro processo desse mesmo conjunto poderá fazer acontecer Condições necessárias para ocorrência de deadlock Condição de exclusão mútua Processo solicita recurso de forma exclusiva Condição de posse e espera Processos que, em um determinado instante, retêm recursos concedidos anteriormente podem requisitar novos recursos Condição de não preempção Recursos não preemptível: Recursos concedidos previamente não podem ser forçadamente tomados Condição de espera circular Deve se um encadeamento de 2 ou mais processos Cada um encontra-se à espera de um recurso que está sendo usando pelo membro seguinte dessa cadeia

Como identificar um Deadlock ?
Visual : Modelados através de Grafos dirigidos Simbolização Quadrado - Recursos Círculo - Processos Seta - Situação (a) recurso R alocado ao processo A (b) processo B está solicitando/esperando pelo recurso S (c) processos C e D estão em deadlock sobre recursos T e U

Deadlock Modelados através de Grafos dirigidos Ordem de Execução
da CPU

Deadlock Modelados através de Grafos dirigidos Ordem de Execução
da CPU Sem deadlock, pois não formou um ciclo

Deadlock Estratégia para tratar deadlock Detectar e Recuperar
Evitando deadlock Prevenir Ignorar

Deadlock Detectar e Recuperar
Objetivo Não tenta prevenir a ocorrência de deadlock Deixara que ocorra Ficara a procura e ao encontrá-lo ira tratá-lo Cenários Um (1) recurso de cada tipo Modelagem com grafos dirigidos Múltiplos recursos de cada tipo Baseado em matrizes

Um recurso de cada tipo Visual Utiliza a modelagem de grafos dirigidos Verificar a existência de um ou mais ciclos Real Algoritmo de detecção de deadlock Modele o grafo dirigido abaixo P. A usa R e precisa de S P. B precisa de T P. C precisa de S P. D usa U e precisa de S e T P. E usa T e precisa de V P. F usa W e precisa de S P. G usa V e precisa de U Como ficou o grafo? Deadlock? Pq? Quais processos e recursos envolvidos?

Um ciclo pode se encontrado no grafo -> Deadlock Fácil visualização, e o computador? Algoritmo para detecção de deadlock

Algoritmo para detecção de deadlock Sentido: Esquerda para direita e Superior para inferior L=[] ; L=[R] ; L=[R,A] ; L=[R,A,S] ; L=[R,A] ; L=[R] ; L=[] -> R completado L=[] ; L=[A] ; L=[A,S] ; L=[A] ; L=[] -> A completo L=[] ; L=[B] ; L=[B,T] ; L=[B,T,E] ; ... L=[B,T,E,V,G,U,D] ; L=[B,T,E,V,G,U,D,S] ; L=[B,T,E,V,G,U,D] ; L=[B,T,E,V,G,U,D,T] Repetição = Deadlock

Múltiplos recursos de cada tipo Utiliza matrizes e vetores Tentar procurar um processo que posso ser atendido por completo Quantidade total de Recursos no sistema Quantidade total de Recursos alocados por processo e por recurso Quantidade total de recursos disponíveis Quantidade total de recursos necessários por processo e por recurso

Múltiplos recursos de cada tipo Processo 1 Não satisfeito, pois não existe cd-rom disponível Processo 2 Não satisfeito, pois não existe scanner disponível Processo 3 Satisfeito -> Após executado -> A = ( ) Com fica o resto da execução? Processo 2: Satisfeito -> Após executado -> A = ( ) Processo 1: Satisfeito Todos os processos podem ser executados -> sem deadlock

Múltiplos recursos de cada tipo Exercício de fixação De acordo com o exemplo abaixo verifique Se esta em deadlock Como chegou a esta conclusão? A B C D ALOCADOS MÁXIMO DISPONÍVEL

Encontramos o deadlock? E Agora? Como recuperar? Técnicas de recuperação Por Preempção Verificar se algum recurso é do tipo preemptível Por Retrocesso Checkpoints Salva estado atual da máquina Retornar até o último checkpoint Trabalho é perdido Por Eliminação de Processo Simples e radical Eliminar um ou mais processos presentes no ciclo Lembre-se são tentativas, não quer dizer que são todas viáveis

Deadlock Evitando deadlock
Objetivo Verifica se a alocação de um recurso pode gerar um deadlock Apenas liberar o recurso se a solicitação Como identificar se um recurso pode ser liberado?

Estados Seguros e Inseguros Utilizam a analise dos estados para alocar ou não um recurso Estado Seguro Não esta em deadlock Nenhuma ordem de execução dos processo causa deadlock Estado Inseguro Pode surgir um deadlock Não significa deadlock Existe(m) ordem de execução que gera deadlock

Verificar se se existe um processo que pode ser atendido por completo? Analise dos estados Qual o estado em A? Estado Seguro Estado Inseguro Deadlock

Estados Seguros e Inseguros DEADLOCK Inseguro Seguro

Algoritmo do banqueiro Analisa como seria o novo estado com a solicitação do recurso Seguro: Requisição é aceita Inseguro: Requisição é negada Necessidade Saber número máximo de cada recurso que um processo poderá solicitar Número de processos Tipo dos algoritmos Para um único recurso Para múltiplos recursos Algoritmos são semelhantes aos anteriores

Algoritmo do banqueiro Exercício de fixação De acordo com os exemplos abaixo verifique se é seguro ou inseguro Como chegou a esta conclusão? A B

Algoritmo do banqueiro Exercício de fixação De acordo com os exemplos abaixo verifique se é seguro ou inseguro Como chegou a esta conclusão? Recursos Existentes Recursos Alocados Recursos Disponíveis

Algoritmo do banqueiro Teoria x Prática Teoria Funcional Prática Inútil Processos não sabem quantos recursos necessitam Número de processos dinâmicos Recursos podem sumir

Deadlock Prevenção Objetivo Será possível? Como?
Garantir que os deadlock nunca iram acontecer Será possível? Como? Evitar uma das condições para ocorrência de deadlock Condição de exclusão mútua Condição de posse e espera Condição de não preempção Condição de espera circular

Deadlock Prevenção Condição de exclusão mútua Condição de posse espera
Evitar que um processo acesse o recurso diretamente Ex.: Utilização das impressoras Utilização da técnica de spoll Condição de posse espera Evitar que processo em posse de um recurso espere por outros recursos Solicitar que os processos solicitem todos os recursos no início Algoritmo do banqueiro Retêm recursos que outros processos podem estar usando

Deadlock Prevenção Condição de não preempção
Tratar todos os recursos como preemptível Considere um processo A esteja gravando um CD-ROOM No meio da gravação o processo B solicitou o CD-ROOM Processo B ira “tomar” o CD-ROOM do processo A Ocasionará um erro na gravação! inviável! Opção inviável

Deadlock Prevenção Condição de espera circular Idéias
Possuir apenas um recurso de cada vez Liberar o recurso atual antes de solicitar o novo Fornecer uma numeração global para os recursos Apenas pode alocar recurso se a numeração for maior que do recurso atual A requisitar recurso i e B requisitar recurso j Se i <> j e i > j A não pode requisitar j, pois tem menor prioridade que i Se i <> j e i < j B não pode requisitar i, pois tem menor prioridade que j Dificuldade: Como encontrar uma ordem satisfatória ? Impossível

Deadlock Prevenção Resumo

Deadlock Estratégias para tratar deadlock Detectar e Recuperar

Deadlock Ignorar Algoritmo do Avestruz Idéia É aceitável se
Fingir que não há problema Não fazer nada! Ctrl + alt + del É aceitável se Deadlocks ocorrerem com pouca freqüência Custo da prevenção for alto

Outras formas de prevenção
Bloqueio em duas fazes BD →Bloqueio de registro e depois atualização Fases Fase um : Bloqueio Fase dois: Atualização Impasses de Comunicação Envio de dados pela rede → Timeout dos pacotes Livelocks Condição de inanição (starvation)

Vinícius Pádua

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