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1 Interblocages Chapitre 3 3.1. Ressources 3.2. Introduction aux interblocages 3.3. La politique de l'autruche 3.4. Détection des interblocages et reprise.

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2 1 Interblocages Chapitre Ressources 3.2. Introduction aux interblocages 3.3. La politique de l'autruche 3.4. Détection des interblocages et reprise 3.5. L'évitement des interblocages 3.6. La prévention des interblocages 3.7. Autres considérations

3 2 Ressources Exemples de ressources –imprimantes –lecteurs de rubans –fichiers –tables internes du système L'ordre dans lequel les ressources sont attribuées est important Supposons qu'un processus possède une ressource A et demande une ressource B –au même moment un autre processus possède B et demande A –les deux sont bloqués de façon permanente

4 3 Ressources (1) Un interblocage peut se produire lorsque… –les processus se voient attribuer un accès exclusif à des ressources. Ressources retirables (préemptibles) –peuvent être retirées d'un processus sans effet négatif –ex. mémoire Ressources non retirables (non préemptibles) –peuvent causer des problèmes si retirées du processus –ex. graveur de CD En général les interblocages impliquent des ressources non retirables.

5 4 Ressources (2) Séquence d'événements nécessaires pour utiliser une ressource: 1.Solicitation de la ressource 2.Utilisation de la ressource 3.Libération de la ressource Doit attendre si l'accès est refusé: –le processus peut alors être bloqué –ou un code d'erreur est retourné

6 5 Ressources (3) Figure 3.1 : Utiliser un sémaphore pour protéger les ressources. (a) Une ressource. (b) Deux ressources typedef int semaphore; semaphore resource_1; semaphore resource_2; void process_A(void){ void process_A(void) { down(&resource_1); down(&resource_1); use_resource_1( ); down(&resource_2); up(&resource_1); use_both_resources( ); } up(&resource_2); up(&resource_1); } (a) (b)

7 6 Ressources (4) Figure 3.2 : (a) Code exempt dinterblocage. (b) Code contenant un interblocage potentiel typedef int semaphore; semaphore resource_1; semaphore resource_1; semaphore resource_2; semaphore resource_2; void process_A(void) { void process_A(void) { down(&resource_1); down(&resource_1); down(&resource_2); down(&resource_2); use_both_resources( ); use_both_resources( ); up(&resource_2); up(&resource_2); up(&resource_1); up(&resource_1); } void process_B(void) { void proces_B(void) { down(&resource_1); down(&resource_2); down(&resource_2); down(&resource_1); use_both_resources( ); use_both_resources( ); up(&resource_2); up(&resource_1); up(&resource_1); up(&resource_2); } (a) (b)

8 7 Introduction aux interblocages Définition formelle: Un ensemble de processus est en interblocage si chacun d'eux attend un événement qui ne peut être provoqué que par un autre processus de l'ensemble. L'événement attendu est habituellement la libération d'une ressource Aucun de ces processus ne peut … –s'exécuter –libérer de ressources –être réveillé

9 8 Les 4 conditions d'un interblocage 1. Condition d'exclusion mutuelle chaque ressource est soit attribuée à un seul processus, soit disponible 2. Condition de détention et d'attente les processus ayant déjà obtenu des ressources peuvent en demander des nouvelles. 3. Pas de réquisition les ressources déjà détenues ne peuvent être retirées de force à un processus 4. Condition d'attente circulaire il doit y avoir un cycle d'au moins deux processus chacun attend une ressource détenue par un autre processus du cycle.

10 9 Modélisation des interblocages (1) Modélisation au moyen de graphes dirigés –La ressource R est détenue par le processus A –Le processus B attend après la ressource S –Les processus C and D sont en interblocage

11 10 Ordonnancement provoquant un interblocage Modélisation des interblocages (2)

12 11 Modélisation des interblocages (3) Interblocage évité par un ordonnacement différent

13 12 Statégies de gestion des interblocages 1. Ignorer les problèmes 2. Les détecter et y remédier 3. Les éviter de manière dynamique en allouant les ressourses avec précaution 4. Les prévenir en empêchant l'apparition d'une des 4 conditions de leur existence.

14 13 La politique de l'autruche Ignorer le problème Raisonnable si –les interblocages se produisent rarement –le coût de la prévention est élevé UNIX et Windows utilisent cette approche Il existe un compromis entre –ce qui est pratique –ce qui est correct

15 14 Détection avec une seule ressource de chaque type Noter la détention et la demande en ressource cycle = interblocage

16 15 Détection avec une seule ressource de chaque type 1.Pour chaque noeud N faire ce qui suit 2.Initialiser L à une pile vide et désigner tous les arcs comme non marqués 3.Empiler(N,L) et vérifiez s'il apparaît deux fois. Si oui, le graphe contient un cycle et on termine. 4.Si N possède un arc sortant (N, M) non marqué alors goto 5, sinon goto 6 5.Marquer l'arc (N,M), Empiler(M,L) et redéfinir N=M; Goto 3 6.Si Vide(L) alors on arête; sinon Dépiler(L) et N=Dessus(L); Goto 3

17 16 Détection avec plusieurs ressources de chaque type (1) Structures de données utilisées par l'algorithme

18 17 Détection avec plusieurs ressources de chaque type (2) Exemple de détection d'interblocage Ressources existantes Ressources disponibles

19 18 Reprendre après un interblocage (1) Reprendre au moyen de la préemption –Prendre une ressource d'un autre processus –dépend de la nature de la ressource Reprendre au moyen du "rollback" –enregistrer des points de reprise –l'état du processus est sauvé pour être restauré ultérieurement –reprendre le processus si un interblocage se produit

20 19 Reprendre après un interblocage (2) Reprendre au moyen de la suppression de processus –rudimentaire mais simple –Suspendre un processus pour libérer ses ressources –les autres processus peuvent utiliser ses ressources –choisir un processus pouvant être redémarré depuis le début (ex. compilation)

21 20 Évitement des interblocages Trajectoires des ressources Exemple: 2 processus

22 21 États sûr et non sûr On dit d'un état qu'il est sûr s'il n'est pas bloqué et qu'il existe un ordonnancement selon lequel chaque processus peut s'exécuter jusqu'au bout, même si tous demandent d'un seul coup leur nombre maximum de ressources.

23 22 États sûrs et non sûrs (1) Démonstration que l'état de (a) est sûr On suppose quil y a 10 ressources en tout.

24 23 États sûrs et non sûrs (2) Démonstration que l'état de (b) n'est pas sûr Si A demande et obtient une ressource supplémentaire (figure b) alors on est dans un état non sur

25 24 L'algorithme du banquier pour une ressource unique (Dijkstra 1965) 3 états d'allocation de ressource –(a) sûr –(b) sûr –(c) non sûr

26 25 L'algorithme du banquier pour plusieurs ressources C R

27 26 L'algorithme du banquier pour plusieurs ressources 1.Rechercher une rangée R dont les demandes de ressources non satisfaites sont inférieur ou égales à A 2.Marquez le processus R comme achevé et ajouter toutes ses ressources au vecteur A 3.Recommencer les étapes 1 et 2 jusqu'à ce que tous les processus soient terminés (état sûr) où jusqu'à ce qu'un interblocage se produise (état non sûr). Si B demande un scanner, on peut lui accorder car létat reste sur Si E en demande un aussi alors on ne peut pas lui accorder et il devra patienter.

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29 28 Prévention des interblocages S'attaquer à la condition de l'exclusion mutuelle Certains périphériques (tel que l'imprimante) peuvent être spoolés (traités en différé) –seul le démon d'imprimante peut directement utiliser l'imprimante –cela élimine les interblocages Tous les périphériques ne peuvent être spoulés. Principe: –éviter d'attribuer une ressource lorsque cela n'est pas absolument nécessaire –le plus petit nombre possible de processus peuvent réclamer la ressource

30 29 S'attaquer à la condition de détention et d'attente Exige que les processus demandent toutes ses ressources avant l'exécution –le processus n'attend jamais après une ressource Problèmes –peut ignorer le nombre de ressources qu'il aura besoin (sinon on pourrait utiliser lalgorithme du banquier) –les ressources ne sont pas utilisées de manière optimale Variation: –un processus doit libérer toutes les ressources qu'il détient –il obtient ensuite tout ce dont il a besoin en une seule fois

31 30 S'attaquer à la condition de non-préemption Cette option est difficilement réalisable Considérer un processus utilisant une imprimante –au milieu de la tâche –réquisitionner l'imprimante –!!?? –Solution dans ce cas: utiliser le disque et le démon dimpression

32 31 S'attaquer à la condition de l'attente circulaire (1) Ressources ordonnées numériquement Un processus peux demander plusieurs ressources mais il doit respecter lordre Dans lexemple, si i

33 32 Autres considération Le verrouillage en deux phases Méthode utilisé pour des applications spécifiques: –Exemple: Bases de données Première phase –Le processus tente de verouiller plusieurs enregistrements (un à la fois) –Si un enregistrement est déjà verrouillé, il libère les verrous et recommence. –(aucun véritable travail est effectué) Lorsque la première phase se termine, on commence la seconde –effectuer les modifications –libérer les verrous Similaire à demander toutes les ressources à la fois Cette solution n'est pas toujours possible –Exemple: systèmes à temps réel

34 33 Les interblocages de communication Deux processus se bloquent mutuellement –chacun attend que l'autre accomplisse une tâche –Par exemple, A envoie à B un message qui se perd. A attend la réponse de B et B attend le message de A.

35 34 Les interblocages actifs Se produit, par exemple lorsque deux processus utilise lattente circulaire pour obtenir des ressources. –A obtient la ressource R1 et boucle pour obtenir R2 –B obtient R2 et boucle pour obtenir R1 –Les deux processus utilisent inutilement le processeur. Autre exemple. Supposons que la table des processus contiennen 100 entrées –10 processus ont besoin den créer 12 chacun –Ils en obtiennent chacun 9 –Les 10 processus boucleront sans fin

36 35 La privation des ressources Algorithme d'allocation des ressources –peut être de servir les tâches les plus courtes en premier Fonctionne bien pour les petites tâches Peut affamer les longues tâches –même si elles ne sont pas bloquées Solution: –politique premier arrivé, premier servi


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