Первая
проблема, которую мы рассмотрели, возникающая для асинхронных параллельных процессов,
работающих с общим ресурсом - это проблема синхронизации процессов.
Вторая
проблема - это проблема тупика, возникающая при выполнении асинхронных
параллельных процессов, работающих с монопольными ресурсами (взаимоблокировка).
Тупиком называется ситуация, когда процесс ждет наступления события (выделения
ресурса), которое никогда не произойдет или может бесконечно откладываться.
Для
возникновения тупика необходимо наличие 4 условий:
1.Взаимоисключение, когда процессы требуют монопольного
предоставления ресурса.
2.Ожидание дополнительного ресурса, когда процессы
удерживают ресурсы и требуют дополнительных ресурсов.
3.Неперераспределяемости ресурсов, когда ресурсы нельзя
отобрать у процессов до завершения их работы.
4.Кругового ожидания, когда существует кольцо процессов,
удерживающих ресурсы друг друга.
Для
решения проблемы тупиков должны решаться следующие задачи:
1. Предотвращение тупиков:
Путем
исключения одного из необходимых условий возникновения тупиков, кроме условий
взаимоисключения (это объективное условие).
·
Условие ожидания дополнительных ресурсов можно
нарушить, если потребовать, чтобы процессы запрашивали сразу все ресурсы.
(Недостаток - снижение уровня мультипрограммирования и нерациональное
использование ресурсов).
·
Условие неперераспределяемости можно нарушить,
если потребовать, чтобы процесс, который не получил дополнительных ресурсов,
сам освобождал удерживаемые.
·
Условие кругового ожидания можно предотвратить,
если процессы запрашивают ресурсы в заранее определенном порядке, то есть
ресурсы имеют уникальные упорядоченные номера, которые распределяются в
соответствии с некоторым планом (планирование распределения ресурсов).
Путем
обхода тупиков основывается на том, что все процессы заранее указывают
максимальное число требуемых ресурсов, и ОС контролирует возможность их
совместного удовлетворения.
2. Обнаружение тупиков
Когда
возникающие тупики анализируются и прогнозируются с выдачей соответствующей информации
операторам. Возможные тупики анализируются по графам распределения ресурсов.
Существуют формальные, программно-реализованные методы распознавания тупиков,
основанные на ведении таблиц распределения ресурсов и таблиц запросов к занятым
ресурсам. Анализ этих таблиц позволяет обнаружить взаимные блокировки
3. Восстановление после тупиков
Осуществляется
путем вывода из системы одного или N процессов, вовлеченных в тупик и почти
всегда с потерей полученных результатов работы. Не обязательно снимать с
выполнения все заблокированные процессы. Можно снять только часть из них, при
этом освобождаются ресурсы, ожидаемые остальными процессами, можно вернуть
некоторые процессы в область свопинга, можно совершить "откат" некоторых
процессов до так называемой контрольной точки, в которой запоминается вся
информация, необходимая для восстановления выполнения программы с данного
места. Контрольные точки расставляются в программе в местах, после которых
возможно возникновение тупика
В
настоящее время проблема тупика является критическим фактором по следующим
причинам:
·
широкое распространение получают
мультипроцессорные и параллельные вычисления;
·
в системах выполняется преимущественно
динамическое распределение ресурсов;
·
тенденция рассмотрения данных как ресурса
приводит к возрастанию числа управляемых ресурсов.
| 
