Процесс Пр 1 Процесс Пр 2
1: P(S2); (5):P(S1);
2: P(S1); (6):P(S2);
3: V(S1); (7):V(S1);
4: V(S2); (8):V(S2);
Рис. 8.З. Пример последовательности операторов для двух процессов, которые могут привести к тупиковой ситуации
Здесь несущественные детали (с точки зрения обращения к ресурсам) опущены. Считаем, что оба семафора первоначально установлены в единицу. Пространство возможных состояний приведено на рис. 8.4.
Горизонтальная ось задает выполнение процесса Пр1, вертикальная — процесса Пр2. Вертикальные линии, пронумерованные от 1 до 4, соответствуют операторам 1-4 процесса Пр1; аналогично горизонтальные линии, пронумерованные от 5 до 8, соответствуют операторам 5-8 программы Пр2. Точка па плоскости определяет состояние вычислений в некоторый момент времени. Так, точка А соответствует ситуации, при которой процесс Пр1 начал исполнение, но не достиг оператора 1, а процесс Пр2 выполнил оператор 6, но не дошел до оператора 7. По мере выпол-
Примеры тупиковых ситуаций и причины их возникновения_____________________ 253
нения точка будет двигаться горизонтально вправо, если исполняется процесс Пр 1, и вертикально вверх, если исполняется процесс Пр2.
Рис. 8.4. Пространство состояний системы двух параллельных конкурирующих процессов
Интервалы исполнения, во время которых ресурсы R1 и R2 используются каждым процессом, показаны с помощью фигурных скобок. Линии 1-8 делят пространство вычислений на 25 областей, каждая из которых соответствует определенному состоянию в распределении ресурсов в процессе вычислений. Закрашенные серым цветом состояния являются недостижимыми из-за взаимного исключения процессов Пр1 и Пр2 при доступе к ресурсам R1 и R2.
Рассмотрим последовательность исполнения 1-2-5-3-6-4-7-8, представленную траекторией Т1. Когда процесс Пр2 запрашивает ресурс R1 (оператор 5), ресурс недоступен (оператор выполнен, семафор закрыт). Поэтому процесс Пр2 заблокирован в точке В. Как только процесс Пр1 достигнет оператора 3, процесс Пр2 деблокируется по ресурсу R1. Аналогично в точке С процесс Пр2 будет заблокирован при попытке доступа к ресурсу R2 (оператор 6). Как только процесс Пр1 достигнет оператора 4, процесс Пр2 деблокируется по ресурсу R2.
Если же, например, выполняется последовательность 1-5-2-6, то процесс ПР1 за-блокируется в точке X при выполнении оператора 2, а процесс Пр2 заблокируется в точке Y при выполнении оператора 6. При этом процесс ПР1 ждет, когда процесс Пр2 выполнит оператор 7, а Пр2 ждет, когда Пр 1 выполнит оператор 4. Оба процесса будут находиться в тупике, ни Пр1, ни Пр2 не смогут закончить выполнение. При этом все ресурсы, которые получили оба процесса, становятся недоступными для других
254_______________________ Глава 8. Проблема тупиков и методы борьбы с ними
процессов, что резко снижает возможности вычислительной системы по их обслуживанию. Отметим одно очень важное обстоятельство: тупик будет неизбежным, если вычисления зашли в прямоугольник D, являющийся опасным состоянием.
Исследования проблемы тупиков показали, что для возникновения тупиковой ситуации необходимо одновременное выполнение следующих четырех условий [17, 54]:
- условия взаимного исключения, при котором процессы осуществляют монопольный доступ к ресурсам;
- условия ожидания, при котором процесс, запросивший ресурс, ждет до тех пор, пока запрос не будет удовлетворен, при этом удерживая ранее полученные ресурсы;
- условия отсутствия перераспределения, при котором ресурсы нельзя отобрать у процесса, если они ему уже выделены;
- условия кругового ожидания, при котором существует замкнутая цепь процессов, каждый из которых ждет ресурс, удерживаемый его предшественником в цепи.
Проанализировав содержательный смысл этих четырех условий, легко убедиться, что все они выполняются в точке Y (см. рис. 8.4).
Дата добавления: 2016-09-20; просмотров: 667;