1. Deadlocks
Caracterización de deadlock
Métodos para manejar
deadlock
Prevenir, Predecir, detección
Recuperación de deadlock
Emely Arráiz
Ene-Mar 08

2. Conceptos
 Bloqueo permanente de un grupo de procesos
que compiten por los recursos del sistema o bien
se comunican unos con otros.
 Un sistema consiste en un número finito de
recursos que será distribuidos entre los procesos
dentro del sistema.
 Ejemplos Recursos: CPU, memoria, disco, etc.

3. Ejemplo
 Un programa A quiere copiar desde el disco 1 al
disco 2 y toma el control sobre disco 1.
 Un programa B quiere copiar desde el disco 2 al
disco 1 y toma el control sobre disco 2.
 El programa A debe esperar hasta que el
programa B libere el disco 2. El programa B debe
esperar hasta que el programa A libere disco 1.
 Ambos programas deberán espera para siempre.

4. Modelo del sistema
 Tipos de recursos: R1,R2,….,Rn
– ciclos de CPU, espacio de memoria, E/S
 Cada Recurso Ri
posee Wi
instancias.
 Cada proceso usa los recursos
– solicita o hace un requerimiento
– los usa
– los libera (al final)

5. Modelo del Sistema
El uso de los recursos solo puede ser hecho por
medio de llamadas al sistema (System Calls)
Ejemplo
Open/close para archivos
malloc/free para memoria
request/release para dispositivos (waits y signal)
Existe deadlock cuando cada proceso en el
conjunto está esperando por un evento que sólo
puede ser causado por otro proceso en el
conjunto.

6. Caracterización
 Condiciones necesarias para que deadlock ocurre:
– Exclusión Mutua: solo un proceso a la vez puede
usar el recurso.
– Hold and wait: un proceso tiene al menos un recurso y
espera que le asignen otros.
– No Preemption: recursos solo puede ser liberado
voluntariamente, por el proceso que lo tiene.
– Espera circular: dos o mas procesos esperan por
recursos tenidos por otros procesos. p1 espera por p2,
p2 espera por p3, y pn espera por p1.

7. Caracterización
DEADLOCK <=====> las 4 condiciones ocurren

8. Grafo de recursos
 G = (V,E) dirigido
 V dividido en dos tipos
– P : conjunto de procesos en el sistema
– R : conjunto de recursos en el sistema.
 Lados de requerimientos: arcos dirigidos Pi
-->Rj
 Lados de asignación: arcos dirigidos Rj
-->Pi

9. Grafo de Recursos
P1 P2 P3
R1 R3
R2
R4

10. Ejemplo
P1 P2
P3
R2
P4
R1

11. Grafo
 Si el grafo NO contiene ciclos ==> NO deadlock
 Si el grafo contiene ciclos ==>
– Deadlock si hay una instancia por recurso
– Posibilidad de deadlock si muchas instancias por
tipo de recursos. Un ciclo es condición
necesaria pero no suficiente.

12. Ejemplo
P1 P2 P3
R1 R3
R2
R4
D
E
A
D
L
O
C
K

13. Métodos para Manejar Deadlock
 Asegurar que el sistema nunca entra en estado
de deadlock.
– Prevención
– Predicción
 Permitir que el sistema entre al estado de
deadlock y luego recuperarlo.
 Ignorar el problema y pretender que no va a
ocurrir. (Sol. De muchos sistemas como UNIX. El
sistema se va degradando y tiene que intervenir
el administrador. Es un enfoque aceptable.

14. Prevención
 Método: trata de garantizar que alguna de las 4
condiciones no ocurra.
– M.E. No es posible prevenir por negación de la
exclusión mutua, ya que existe recursos
intrínsicamente no compartibles. Ej printer
– H.and W. Se debe garantizar que siempre que un
proceso solicite un recurso, el no tiene otro.
 Protocolo 1: se le asignan a los procesos TODOS los
recursos antes de comenzar.
 Protocolo 2: Un proceso solo puede solicitar recursos cuando
no tiene ninguno. Baja utiliz. de recursos, starvation

15. Prevención
 No preemption: Si un proceso solicita recursos que
NO pueden ser asignados inmediatamente, entonces
todos los recursos que el tiene asignado son
liberados. Los recursos quitados son sumados a la
lista de recursos por la cual el proceso espera. El
proceso continua cuando le sean devueltos los
recursos quitados, mas los nuevos.
 Circular Wait: Se impone un orden total de todos los
tipos de recursos y que los procesos hagan sus
requerimientos en orden creciente de enumeración

16. Predicción
 Se le da a los procesos los recursos siempre que
sea posible. Se requiere toda la información acerca
de los request y release. Con esta información se
decide si el proceso debe esperar o no.
 Información requerida
– Recursos disponibles
– Recursos asignados a cada proceso
– Liberaciones y futuras solicitudes de recursos.

17. Predicción
 Un algoritmo que evita deadlock examina
dinámicamente el estado de los recursos
asignados para asegurar que nunca puede haber
un condición de espera circular.
 El estado de asignación de recursos es definido
por
– el número de recursos disponibles y asignados
– la demanda máxima de los procesos.

18. Estado seguro
 Cuando un proceso solicita recursos, el sistema
debe decidir si la inmediata asignación deja al
sistema en estado seguro.
 Un sistema está en estado seguro, si existe una
secuencia segura de todos los procesos.
 La secuencia <P1,P2,….Pn> es segura si para
cada Pi
, los recursos que Pi
aun necesita pueden
ser satisfechos por los recursos disponibles +
los que libere Pj
para todo j < I.

19. Estado seguro
 Si los recursos que Pi
necesita no est'an
disponibles inmediatamente, entonces Pi
puede
esperar hasta que Pj
haya finalizado.
 Cuando Pj
finaliza, Pi
puede obtener los recursos,
se ejecuta y devuelve los recursos asignados.
 Cuando Pi
termina, Pi+1
puede obtener los recursos
que el necesita.

20. Hechos básicos
 Si un sistema está en estado seguro ==> NO
deadlock
 Si un sistema está en estado inseguro ==> existe
posibilidad de deadlock.
 Predicción ==> asegurar que el sistema nunca
entre en estado inseguro.

21. Abolir Deadlock
♣System grants resources only if it is safe
♣basic assumption: maximal request per process is
known
♣Example: 2 processes and 2 devices (Printer & Plotter)

22. Estado Seguro e Inseguro
♣Safe stated:
♥Not deadlocked
♥There is a way to satisfy all possible future requests

23. Algoritmo del Banquero
 Cada proceso debe a priori declara el número
máximo de recursos a usar.
 Cuando un proceso solicita recurso, el puede
tener que esperar.
 Cuando a un proceso se le asignan todos los
recursos, el debe devolverlos en una cantidad
finita de tiempo .

24. Algoritmo del Banquero
 Sea n número de procesos; m número de tipos de recursos
 Available[m]. Si Available[j]=k, hay k instancia disponible del
tipo de recurso Rj
 Max[nxm]. Si Max[i,j]=k, entonces Pi
a lo mas debe requerir k
instancias del recurso Rj
 Allocation[nxm]. Si Allocation[i,j] =k, entonces Pi
tiene
asignado k instancia del recurso Rj
.
 Need[nxm]. Si Need[i,j]=k, entonces Pi un necesita k
instancia de Rj
para completar su tarea.
– Need[i,j]= Max[i,j] - Allocation[i,j]

25. Algoritmo Seguro
1. Work[m]:= Available[m] ; Finish[i] :=false para i=1,….n
 Find an i such that both:
 Finish[i]=false
 Needi <= Work
 if no exists i, go to step 4
 Work := Work + Allocationi
 Finisk[i] := true
 go to step 2
1. If Finish[i] = true for all i,then the system is in a safe state.

26. Algoritmo Banker’s
 If Requesti <= Needi go to step 2. Caso contrario error
el proceso excede su máximo de demanda.
 If Requesti <= Available, go to step 3. Caso contrario,
Pi debe espera. Los recursos no están disponibles.
 Intenta la asignacion
– Available := Available - Requesti
– Allocationi := Allocationi + Requesti
– Needi:= Needi - Requesti
if safe => los recursos son asignados a Pi
If unsafe => Pi debe esperar , se recupera el estado
anterior

27. Ejemplo Banquero
5 procesos, 3 tipos de recursos tipo A 10 instancias tipo
B 5 instancias y tipo C 7 instancias.
Foto en el tiempo T0. Total-Recur: A=10, B=5, C=7
Allocation Max Available
A B C A B C A B C
P0 0 1 0 7 5 3 3 3 2
P1 2 0 0 3 2 2
P2 3 0 2 9 0 2
P3 2 1 1 2 2 2
P4 0 0 2 4 3 3
7 2 5

28. Ejemplo Banker’s
El contenido de la Matriz Need es
Need
A B C
P0 7 4 3
P1 1 2 2
P2 6 0 0
P3 0 1 1
P4 4 3 1
El sistema esta en estado seguro puesto que la secuencia
P1,P3,P4,P2,P0 es una secuencia segura.

29. Ejemplo Banker’s
Supongamos que P1 requiere (1,0,2) . Cheque que
Request <= Available ( (1,0,2) <= (3,3,2)) ==> true
Allocation Need Available
A B C A B C A B C
P0 0 1 0 7 4 3 2 3 0
P1 3 0 2 0 2 0
P2 3 0 2 6 0 0
P3 2 1 1 0 1 1
P4 0 0 2 4 3 1
Ejecutando el algoritmo se encuentra que P1,P3,P4,P0,P2
es una Secuencia segura

30. Detección de deadlock
 Permite que el sistema entre en deadlock
 Algoritmo de detección.
 Esquema de recuperación

31. Algoritmo de Detección
Work y Finish vectores de long. m y n respectivamente.
Work:= Available ;
1. For i=1,2,….n if Allocationi <> 0 then
Finish[i] :=false else Finish[i] :=true
2. Find an index i such that both:
(Finish[i] = false ) and ( Requesti <= Work)
if no such i exists, go to step 4
3. Work := Work + Allocationi
• Finisk[i] := true
• go to step 2
4. If Finish[i] = false for some i,then the system is in a deadlock.

32. Ejemplo deteccion
5 procesos, 3 tipos de recursos tipo A 7 instancias tipo B 2
instancias y tipo C 6 instancias.
Foto en el tiempo T0
Allocation Request Available
A B C A B C A B C
P0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
P1 2 0 0 2 0 2
P2 3 0 3 0 0 0
P3 2 1 1 1 0 0
P4 0 0 2 0 0 2
La secuencia P0,P2,P3,P1,P4 resulta con Finish[i]=true para
todo i

33. Ejemplo Deteccion
P2 requiere una instancia adicional del tipo C
Request Available
A B C 0 0 0
P0 0 0 0
P1 2 0 2
P2 0 0 1
P3 1 0 0
P4 0 0 2
P0 puede liberar sus recursos, pero insuficientes para
satisfacer los otros procesos.
Deadlock existe, constituido por los procesos P1,P2,P3,P4

34. Recuperación del Deadlock
 Terminación de Procesos
– Abortar todos los procesos que forman parte del
deadlock. => costo elevado
– Abortar un proceso a la vez hasta que el ciclo del
deadlock sea eliminado. => overhead (se debe llamar
muchas veces el algoritmo)
– El orden de elección del proceso a abortar
– Prioridad de procesos
– Que cantidad ha calculado el proceso y cuanto le falta para
completar
– recursos usados por el proceso
– recursos que necesita para terminar
– Procesos interactivo o batch
– Numero de procesos que necesitan ser terminados

35. Recuperación del Deadlock
 Preemption
– Le sacamos algunos recursos a los procesos que
participan en el deadlock y se lo damos a otro a ver si
le va bien.
– Victima de costo mínimo
– Rollback. Llevar al proceso a estado seguro, el
proceso continua desde el estado seguro
– starvation, algunos procesos son siempre elegidos
como victimas.

36. Enfoque Combinado
 Combina los tres enfoque
– prevención
– predicción
– detección
 permite el uso del enfoque optimo para cada
clase de recursos en el sistema
 Partir los recursos en clases ordenadas
jerarquicamente.
 Usar la técnica mas apropiada para manejar
deadlock dentro de cada clase.