O objetivo principal de um sistema operacional é fornecer comunicação adequada entre recursos de hardware e software e também fornecer serviços comuns aos programas. Quando um processo do sistema operacional deseja acessar qualquer recurso, ele primeiro envia uma solicitação para o recurso específico que deseja acessar, em seguida, utiliza o recurso e, finalmente, libera o recurso após o uso. Suponha que muitos processos estejam tentando acessar um recurso ao mesmo tempo, torna-se difícil fornecer um recurso para todos os processos de uma vez em tal situação, surge o conceito denominado impasse. Portanto, este artigo descreve como ocorre o conflito e como superar essa situação.

Qual é o impasse no sistema operacional?

Definição: Dead-Lock é uma situação em que dois ou mais processadores estão esperando que algum evento aconteça, mas esses eventos que não acontecem são uma condição de deadlock e os processadores são considerados em um estado de deadlock. Por exemplo, vamos supor um cenário em tempo real, onde há dois carros A e B, dirigidos por dois motoristas individuais em uma estrada de mão única. Agora surge a situação onde o motorista do Carro A diz que está se movendo em direção ao norte é uma direção correta, enquanto o motorista do Carro B diz que está se movendo em direção ao sul está correto. Mas nenhum dos dois se move para trás para permitir que outro carro avance, esta condição é chamada de condição de deadlock.

carro-exemplo

Para melhor compreensão, vamos considerar outro exemplo onde há dois recursos R1, R2 e dois processos P1 e P2, onde R1 é atribuído a P1 e R2 é atribuído a P2. Agora se P1 deseja acessar R2, como já sabemos que R2 é mantido por P2, e agora P2 deseja acessar R1, que é P1 executa somente quando é acessado em R2, também P2 executa somente quando é acessado em R1 nesta situação é um estado de deadlock.

exemplo de processador

Condições de dead-lock

A seguir estão as quatro condições de deadlock importantes a ocorrer se todas as condições ocorrerem simultaneamente, há certas chances de ocorrer o deadlock.

Exclusão mútua

Isso significa que qualquer recurso que estamos usando deve ser usado de forma mutuamente exclusiva. Onde apenas um processo usa um recurso de cada vez. Por exemplo, o processo de impressão está acontecendo e de repente outro processo tenta interromper o processo de impressão. Portanto, aqui na situação de exclusão mútua, somente depois que a tarefa de impressão for concluída, apenas a próxima tarefa será processada. A exclusão mútua pode ser eliminada compartilhando recursos simultaneamente, o que não é possível na prática.

“como fazer uma ponte retificadora ”

exclusão mútua

Sem preempção

De acordo com preventivo algoritmos baseados, se houver uma tarefa prioritária tentando interromper a tarefa atual. O algoritmo preventivo mantém a tarefa atual e, em primeiro lugar, executa a tarefa prioritária e retorna à sua primeira tarefa. Uma situação explicada de acordo com o exemplo acima, onde um processo retém o recurso enquanto ele é executado, ou seja, P1 pode liberar R1 somente após a execução, da mesma forma que P2 liberar R2 somente após a execução. Se não houver preempção, pode ocorrer um impasse.

exemplo sem preempção

Espere e espere

Um processo está retendo alguns recursos e aguardando recursos adicionais, mas esses recursos são adquiridos por algum outro processo. A partir do exemplo acima, P1 está retendo R1 e esperando por R2, onde R2 é adquirido por P2, e P2 está retendo R2 e esperando por R1, onde R1 é adquirido por P1 é uma situação de bloqueio e espera pode ocorrer impasse no sistema.

exemplo de segurar e esperar

Espera Circular

Diz-se que um conjunto de processos está em deadlock se um processo está esperando por um recurso alocado para outro processo e esse processo está esperando por um recurso, é semelhante ao exemplo explicado acima, onde está em forma de loop. Onde P1 está esperando por R2 e R2 está alocado para P2 e P2 está esperando por R1 e R1 alocado para P1 que é uma forma de espera circular se esta condição satisfizer o impasse ocorrer.

circular-esperar-exemplo

Algoritmo de detecção de dead-lock

Os casos em que alocamos recursos para processos e o sistema operacional verifica novamente se ocorreu um deadlock no sistema ou não usando 2 algoritmos de detecção de deadlock principais, eles são

Instância única
Várias instâncias de tipo de recurso

Instância única

Uma única instância é uma situação em que um sistema possui instâncias únicas de todos os recursos. Também é conhecido como algoritmo de espera por gráfico ou gráfico de alocação de recursos. O gráfico de alocação de recursos é composto por um conjunto de processos e um conjunto de recursos que são representados como dois vértices diferentes. Os recursos no gráfico de alocação de recursos são modificados e são representados como um gráfico de espera. Onde esperar pela forma de gráfico tem apenas processos que são representados como vértices como mostrado abaixo, em que,

Gráfico de alocação de recursos: os processos P1, P2, P3 e os recursos R1, R2, R3 são representados no gráfico de alocação de recursos.
Wait for Graph: Apenas os processos P1, P2, P3 são mencionados na espera do gráfico.
Se houver uma condição de ciclo, ou seja, se houver um fluxo contínuo de um processo em uma direção, isso significa que a condição de ciclo sai e espera que o gráfico esteja em uma condição de deadlock.

Exemplo 1: O exemplo a seguir mostra que não há estado de conflito porque não há fluxo contínuo observado na espera do gráfico.

single-instance-example1

Exemplo 2: A condição de deadlock ocorreu porque há um fluxo contínuo de ciclo de P1 a P4.

single-instance-example2

Se o deadlock ocorrer com muita frequência no sistema, o algoritmo de detecção será usado com frequência. Se houver mais uso do algoritmo de detecção, haverá mais sobrecarga e mais tempo de computação. Portanto, para superar isso, invocamos o algoritmo depois, dando um tempo igual, é assim que o peso do gráfico é usado para detectar o impasse.

Várias instâncias do tipo de recurso

Várias instâncias do tipo de recurso é uma situação em que um sistema possui várias instâncias de todos os recursos; também é conhecido como algoritmo de banqueiros. De acordo com o algoritmo do Bankers, assim que o processo obtém todos os recursos necessários, ele libera seus recursos.

“o cabo de telefone normal é um tipo de ”

Vamos considerar o exemplo a seguir, suponha que haja 3 processos P0, P1, P2 e tipo de recurso A, B, C onde A pode ser CPU , B pode ser a impressora e C pode ser o teclado. Os dígitos “0” na coluna representam a disponibilidade de recursos.

Caso (i): Suponha que se considerarmos que a condição requisitada é “000” condição que está presente em P0 e P2, devemos verificar qual requisição é atendida, os processos P0 liberam os processos após serem alocados, então os próximos processos P2 são liberados após serem alocados. Assim, em uma sequência, um a um processo libera P0, P2, P3, P1, P4 em sequência. Por fim, obtemos recursos disponíveis como P7, P2, P6. A sequência disponível é uma condição em que não há conflito.

bankers-algorithm-example1

Casas (ii): Suponha que P2 seja 001 em vez de 000, agora aplique o algoritmo do banqueiro para verificar a condição de deadlock, onde o único P0 é executado entre todos os 5 processos. Logo, P1, P2, P3, P4 estão em estado de deadlock, exceto para P0.

banqueiros-exemplo2

Aplicações de impasse

As aplicações do impasse podem ser explicadas com um exemplo em tempo real de resultado de exame online, onde vários alunos tentam acessar o site da universidade na hora do lançamento. Pode-se observar que às vezes a página da web não carrega de uma vez para vários usuários, essa é uma condição de deadlock. Isso pode ser superado usando qualquer um dos algoritmos.

Vantagens

As vantagens do impasse são

Nenhuma preempção é observada na prevenção de deadlock
Sem demora no processo

Desvantagens

A desvantagem do deadlock é

O recurso a ser utilizado deve ser conhecido com antecedência
Bloqueio do processo por muito tempo
As perdas por preempção são herdadas.

Este artigo apresenta uma visão geral sobre como o deadlock ocorre quando há dois ou mais processos e as três condições que são a causa para a ocorrência de um deadlock, e os dois tipos de algoritmos: algoritmo de compartilhamento de recursos que detecta a existência de um condição de impasse e o algoritmo dos banqueiros, que é o algoritmo de prevenção de deadlock. Aqui está a pergunta “O que acontece se o deadlock for ignorado?”.