Sistemas Operacionais Faculdades Network – 3o. Ano de B.S.I.

3o. Bimestre 21 - Comunicação Interprocessos 22 - Região Crítica e Exclusão Mútua 23 - Exclusão Mútua com Espera Ociosa 24 - Semáforos e Monitores 25 - Escalonamento e Estratégias de escalonamento 26 - Deadlock 27 - Trabalho em Sala: Problemas no Gerenciamento de Processos 28 - Revisão para a Avaliação bimestral. 29 - Avaliação Regimental Bimestral 30 - Correção e entrega das notas

IPC A comunicação entre processos, em inglês Inter-Process Communication (IPC), é o grupo de mecanismos que permite aos processos transferirem informação entre si. A execução de um processo pressupõe por parte do S.O., entre outras coisas, a criação de um contexto de execução próprio que, de certa forma, abstrai o processo dos componentes reais do sistema. Devido a esta virtualização dos recursos, o processo não tem conhecimento acerca dos outros processos e, como tal, não consegue trocar informação.

Transmissão de Mensagem Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 7/6

Comunicação Direta e Indireta Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 7/7

Sincronização e Comunicação Comunicação Interprocessos Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 7/1

Concorrência em Programas Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 7/2

Região Crítica e Exclusão Mútua Exclusão mútua (também conhecida pelo acrônimo mutex para mutual exclusion) é uma técnica usada em programação concorrente para evitar que dois processos ou threads tenham acesso simultaneamente a um recurso compartilhado, acesso esse denominado por Região Crítica.

Implementação Um meio simples para exclusão mútua é a utilização de um semáforo binário, isto é, que só pode assumir dois valores distintos, 0 e 1. O travamento por semáforo deve ser feito antes de utilizar o recurso, e após o uso o recurso deve ser liberado. Enquanto o recurso estiver em uso, qualquer outro processo que o utilize deve esperar a liberação. Porém, essa técnica pode causar vários efeitos colaterais, como deadlocks, em que dois processos obtêm o mesmo semáforo e ficam esperando indefinidamente um outro processo liberar o semáforo; e inanição, que é quando o processo nunca dispõe de recursos suficientes para executar plenamente.

Utilização do Semáforo Binário na Exclusão Mútua Exclusão Mútua com Espera Ociosa Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 7/3

Estrutura do Monitor Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 7/4

Estrutura do Monitor com Variáveis de Condição Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 7/5

Algoritmos escalonadores Existem os algoritmos preemptivos e os não preemptivos. Os preemptivos são algoritmos que permitem que um processo seja interrompido durante sua execução, quer seja por força de uma interrupção de entrada/saída, quer seja em decorrência da politica de escalonamento adotada e aplicada por parte do escalonador de processos ou simplesmente por força do término da execução do processo. Após a interrupção deste processo, ocorre o que se chama de troca de contexto, que consiste em salvar o conteúdo dos registradores e a memoria utilizada pelo processo e conceder à outro processo o privilégio de executar na CPU, restaurando assim o contexto deste ultimo processo. Cabe ressaltar que nos algoritmos não preemptivos, por serem utilizados exclusivamente em sistemas monoprocessados, esse fato não ocorre, sendo cada programa executado até o fim.

Estratégias de Escalonamento FIFO (First in, first out) ou FCFS (First come, first served): Onde como seu próprio nome já diz, o primeiro que chega será o primeiro a ser executado; SJF (Shortest Job First): Onde o menor processo ganhará a CPU e atrás do mesmo formar uma fila de processos por ordem crescente de tempo de execução; SRT (Shortest Remaining Time): Neste algoritmo é escolhido o processo que possua o menor tempo restante, mesmo que esse processo chegue à metade de uma operação, se o processo novo for menor ele será executado primeiro; Algoritmo Loteria: O Sistema Operacional distribui tokens (fichas), numerados entre os processos, para o escalonamento é sorteado um numero aleatório para que o processo ganhe a vez na CPU, processos com mais tokens têm mais chance de receber antes a CPU. Escalonamento garantido: Este algoritmo busca cumprir promessas de alocação de CPU o mais preciso possível. RR (Round-Robin): Nesse escalonamento o sistema operacional possui um timer, chamado de quantum, onde todos os processos ganham o mesmo valor de quantum para rodarem na CPU. Com exceção do algoritmo RR e escalonamento garantido, todos os outros sofrem do problema de Inanição (starvation). Múltiplas Filas: São usadas várias filas de processos prontos para executar, cada processo e colocado em uma fila, e cada fila tem uma política de escalonamento própria e outra entre filas.

DEADLOCK Deadlock (interbloqueio, blocagem, impasse), no contexto do sistemas operacionais (SO), caracteriza uma situação em que ocorre um impasse e dois ou mais processos ficam impedidos de continuar suas execuções, ou seja, ficam bloqueados. Trata-se de um problema bastante estudado no contexto dos Sistemas Operacionais, assim como em outras disciplinas, como banco de dados, pois é inerente à própria natureza desses sistemas. O deadlock ocorre com um conjunto de processos e recursos não-preemptíveis, onde um ou mais processos desse conjunto está aguardando a liberação de um recurso por um outro processo que, por sua vez, aguarda a liberação de outro recurso alocado ou dependente do primeiro processo.

Condições Condição de não-preempção: recursos já alocados a processos não podem ser tomados a força. Eles precisam ser liberados explicitamente pelo processo que detém a sua posse; Condição de exclusão mútua: cada recurso ou está alocado a exatamente um processo ou está disponível; Condição de posse-e-espera: cada processo pode solicitar um recurso, ter esse recurso alocado para si e ficar bloqueado esperando por um outro recurso; Condição de espera circular: deve existir uma cadeia circular de dois ou mais processos, cada um dos quais esperando por um recurso que está com o próximo membro da cadeia.

Deadlock – Espera Circular Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 7/8

Tratamento de Deadlock As situações de deadlock podem ser tratadas ou não em um sistema, e cabe aos desenvolvedores avaliar o custo/benefício que essas implementações podem trazer. Normalmente, as estratégias usadas para detectar e tratar as situações de deadlocks geram grande sobrecarga, podendo até causar um dano maior que a própria ocorrência do deadlock, sendo, às vezes, melhor ignorar a situação. Existem três estratégias para tratamento de deadlocks: Ignorar a situação; Detectar o deadlock e recuperar o sistema; e Evitar o deadlock;

Algoritmo do Avestruz Em ciência da computação, o algoritmo do avestruz é uma estratégia de ignorar problemas potenciais com base no fato de que eles podem ser extremamente raros — "enfie a cabeça na areia e finja que não há nenhum problema". Isso pressupõe é mais rentável permitir que o problema ocorra do que tentar a sua prevenção. Esta abordagem pode ser usada no tratamento de impasses (deadlocks) em programação concorrente se os impasses são considerados muito raros, e se o custo de detecção ou prevenção é alto. É um dos métodos de lidar com os impasses. Outros métodos são: evasão (algoritmo do banqueiro), a prevenção, detecção e recuperação.

Problemas no Gerenciamento de Processos Próxima Aula: Trabalho em sala em duplas! Problemas no Gerenciamento de Processos