Bài giảng Hệ điều hành - Chương 6: Deadlocks (Phần 2) - Trường Đại học Công nghệ thông tin

HỆ ĐIỀU HÀNH
Chương 6 – Deadlocks (2)
14/03/2017
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 1
Câu hỏi ôn tập chương 6-1
Deadlock là gì? Cho ví dụ trong thực tế?
Một tiến trình khi nào gọi là bị deadlock? trì hoãn vô 
hạn định?
Khi nào sẽ xảy ra deadlock?
Các phương pháp giải quyết deadlock?
Làm gì để ngăn deadlock?
Làm gì để tránh deadlock?
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 2
Câu hỏi ôn tập chương 6-1 (tt)
Sơ đồ sau có xảy ra deadlock?
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 3
R1 R3
P1 P2 P3
R2 R4
Deadlock ?
Câu hỏi ôn tập chương 6-1 (tt)
 Hệ thông có 18 tap drive và 4 tiến trình P0, P1, P2, P3
Tại thời điểm to
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 4
Max Allocation Need Available
P0 10 5 5 5
P1 4 2 2 3
P2 15 2 13 16
P3 10 6 4 10
Mục tiêu chương 6-2
 Hiểu được thêm các phương pháp giải quyết deadlock
 Tránh deadlock
 Phát hiện 
 Phục hồi
 Hiểu và hiện thực được giải thuật Banker
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 5
Nội dung chương 6-2
Giải thuật đồ thị cấp phát tài nguyên
Giải thuật banker
Phát hiện deadlock
Phục hồi deadlock
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 6
Giải thuật đồ thị cấp phát tài nguyên
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 7
Giải thuật Banker
Mỗi loại tài nguyên có nhiều thực thể
Bắt chước nghiệp vụ ngân hàng
Điều kiện:
Mỗi tiến trình phải khai báo số lượng thực thể tối đa của mỗi loại tài 
nguyên mà nó cần
Khi tiến trình yêu cầu tài nguyên thì có thể phải đợi 
Khi tiến trình đã có được đầy đủ tài nguyên thì phải hoàn trả trong 
một khoảng thời gian hữu hạn nào đó
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 8
Cấu trúc dữ liệu cho giải thuật Banker
n: số tiến trình; m: số loại tài nguyên 
Available: vector độ dài m
Available[j] = k loại tài nguyên Rj có k instance sẵn sàng
Max: ma trận n x m
Max[i, j] = k tiến trình Pi yêu cầu tối đa k instance của loại tài 
nguyên Rj
Allocation: vector độ dài n x m
Allocation[i, j] = k Pi đã được cấp phát k instance của Rj
Need: vector độ dài n x m
Need[i, j] = k Pi cần thêm k instance của Rj
=> Need[i, j] = Max[i, j] - Allocation[i, j]
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 9
Ký hiệu Y X Y[i] X[i], ví dụ (0, 3, 2, 1) (1, 7, 3, 2)
Giải thuật an toàn
1. Gọi Work và Finish là hai vector độ dài là m và n. Khởi tạo
Work = Available
Finish[i] = false, i = 0, 1, , n-1
2. Tìm i thỏa 
(a) Finish[i] = false
(b) Needi ≤ Work (hàng thứ i của Need)
Nếu không tồn tại i như vậy, đến bước 4.
3. Work = Work + Allocationi
Finish[i] = true
quay về bước 2
4. Nếu Finish[i] = true, i = 1,, n, thì hệ thống đang ở trạng thái 
safe
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 10
Giải thuật Banker - Ví dụ
 5 tiến trình P0,,P4
 3 loại tài nguyên: 
 A (10 thực thể), B (5 thực thể), C (7 thực thể)
 Sơ đồ cấp phát trong hệ thống tại thời điểm T0
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 11
Allocation Max Available Need
A B C A B C A B C A B C
P0 0 1 0 7 5 3 3 3 2 7 4 3
P1 2 0 0 3 2 2 1 2 2
P2 3 0 2 9 0 2 6 0 0
P3 2 1 1 2 2 2 0 1 1
P4 0 0 2 4 3 3 4 3 1
Giải thuật Banker - Ví dụ (tt)
 Chuỗi an toàn 
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 12
Giải thuật yêu cầu tài nguyên cho tiến trình Pi
Requesti là request vector của process Pi . 
Requesti [j] = k Pi cần k instance của tài nguyên Rj .
1. Nếu Requesti ≤ Needi thì đến bước 2. Nếu không, báo lỗi vì
tiến trình đã vượt yêu cầu tối đa.
2. Nếu Requesti ≤ Available thì qua bước 3. Nếu không, Pi
phải chờ vì tài nguyên không còn đủ để cấp phát.
3. Giả định cấp phát tài nguyên đáp ứng yêu cầu của Pi bằng 
cách cập nhật trạng thái hệ thống như sau:
Available = Available – Requesti
Allocationi = Allocationi + Requesti
Needi = Needi – Requesti
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 13
Giải thuật yêu cầu tài nguyên cho tiến trình Pi (tt)
Áp dụng giải thuật kiểm tra trạng thái an toàn lên trạng 
thái trên hệ thống mới
Nếu trạng thái là safe thì tài nguyện được cấp thực sự 
cho Pi
Nếu trạng thái là unsafe thì Pi phải đợi và phục hồi 
trạn thái
Available = Available + Requesti
Allocationi = Allocationi - Requesti
Needi = Needi + Requesti
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 14
Ví dụ: P1 yêu cầu (1, 0, 2)
 Kiểm tra Request 1 ≤ Available:
 (1, 0, 2) ≤ (3, 3, 2) => Đúng
 Trạng thái mới là safe (chuỗi an toàn là vậy 
có thể cấp phát tài nguyên cho P1
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 15
Ví dụ: P4 yêu cầu (3, 3, 0)
Kiểm tra Request  4 ≤ Available:
 (3, 3, 0) ≤ (3, 3, 2) => Đúng
Trạng thái mới là unsafe vậy không thể cấp phát tài nguyên cho 
P4
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 16
Allocation Need Available
A B C A B C A B C
P0 0 1 0 7 4 3 0 0 2
P1 3 0 2 1 2 2
P2 3 0 2 6 0 0
P3 2 1 1 0 1 1
P4 3 3 2 1 0 1
Ví dụ: P0 yêu cầu (0, 2, 0)
 Kiểm tra Request 4 ≤ Available:
 (0, 2, 0) ≤ (3, 3, 2) => Đúng
 Trạng thái mới là safe, chuỗi an toàn vậy có 
thể cấp phát tài nguyên cho P0
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 17
Allocation Need Available
A B C A B C A B C
P0 0 3 0 7 2 3 3 1 2
P1 3 0 2 1 2 2
P2 3 0 2 6 0 0
P3 2 1 1 0 1 1
P4 0 0 2 4 3 1
Phát hiện deadlock
 Chấp nhận xảy ra deadlock trong hệ thống
 Giải thuật phát hiện deadlock
 Cơ chế phục hồi
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 18
Mỗi loại tài nguyên chỉ có một thực thể
 Sử dụng wait-for graph
 Các Node là các tiến trình
 Pi -> Pj nếu Pi chờ tài nguyên từ Pj
 Mỗi giải thuật kiểm tra có tồn tại chu trình trong wait-for 
graph hay không sẽ được gọi định kỳ. Nếu có chu trình thì 
tồn tại deadlock
 Giải thuật phát hiện chu trình có thời gian chạy là O(n2), với 
n là số đỉnh của graph
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 19
Sơ đồ cấp phát tài nguyên và sơ đồ wait-for