Нарушение условия взаимоисключения

Если в системе отсутствуют выделенные ресурсы, тупиков не будет. Тем не менее, ясно, что обобществление, например, принтера, то есть, разрешение двум процессам писать на один принтер в одно и то же время приведет к хаосу. За счет организации спулинга одновременная печать для нескольких процессов становится возможной. В этой модели единственный процесс, реально взаимодействующий с принтером - демон принтера. Таким образом, тупик для принтера устранен.

К сожалению, не для всех устройств может быть организован спулинг (таблица процессов плохо поддается спулингу). Неприятным побочным следствием может быть потенциальная тупиковая ситуация из-за конкуренции за дисковое пространство для спул-буфера. Тем не менее, в той или иной форме эта идея применяется часто.

Hарушение условия ожидания дополнительных ресурсов

Хавендер в 1968 г. предложил следующую стратегию.

· Каждый процесс должен запрашивать все требуемые ему ресурсы сразу, причем не может начать выполняться до тех пор, пока все они не будут ему предоставлены.

· Если же процесс, удерживает определенные ресурсы и получает отказ в выделении ему дополнительных ресурсов, то он должен освободить свои первоначальные ресурсы и, при необходимости, запросить их снова вместе с дополнительными.

Таким образом, один из способов - заставить все процессы затребовать все свои ресурсы перед выполнением (все или ничего). Если система в состоянии выделить процессу все необходимое, он может работать до завершения. Если хотя бы один из ресурсов занят, процесс будет ждать.

Подобный подход не слишком привлекателен и приводит к снижению эффективности работы компьютера. Редко бывает, что все запрашиваемые устройства необходимы программе одновременно. Можно, конечно, разделить программу на несколько шагов и выделять ресурсы отдельно для каждого шага программы, но основная проблема как раз в том, что многие процессы не знают, сколько ресурсов им понадобится до начала вычислений. Если такая информация есть, то можно воспользоваться алгоритмом банкира. Тем не менее, некоторые пакетные мэйнфреймы требуют от пользователей перечислить все необходимые его программе ресурсы.

Нарушение принципа неперераспределяемости.

В соответствии со вторым принципом Хавендера можно отбирать ресурсы у удерживающих их процессов до завершения этих процессов. Если бы это было всегда возможно, то можно было бы добиться невыполнения третьего условия возникновения тупиков. С проблемой отнятия ресурсов у удерживающих их процессов мы сталкивались в 7.7.1. Если процесс в течение некоторого времени использует определенные ресурсы, а затем освобождает эти ресурсы, он теряет всю работу, проделанную до настоящего момента. Весь вопрос в цене данного решения, которая может быть слишком высокой, если подобная ситуация возникает часто.

Другим недостатком данной схемы может быть дискриминация отдельных процессов, у которых постоянно отбирают ресурсы.

Нарушение условия кругового ожидания

Осталось одно условие. Циклического ожидания можно избежать несколькими путями.

Один из них действовать в соответствии с правилом, согласно которому каждый процесс может иметь только один ресурс в каждый момент времени. Если нужен второй ресурс - освободи первый. Очевидно, что для многих процессов это не приемлемо, например, для тех, которые распечатывают большие файлы с ленты на принтер.

Другой способ - присвоить всем ресурсам уникальные номера и потребовать, чтобы процессы запрашивали ресурсы в порядке возрастания номеров. Тогда круговое ожидание возникнуть не может.

Небольшой вариацией этого алгоритма будет нумерация в возрастающем порядке не ресурсов, а запросов процесса. После последнего запроса и освобождения всех ресурсов можно разрешить процессу опять осуществит первый запрос.

Очевидно, что невозможно найти порядок, который удовлетворит всех.

Заключение.

Возникновение тупиков является потенциальной проблемой любой операционной системы. Они возникают, когда имеется группа процессов, каждый из которых пытается иметь эксклюзивный доступ к некоторым ресурсам и претендует на ресурсы, принадлежащие другому процессу. В итоге все они оказываются в состоянии бесконечного ожидания.

С тупиками можно бороться, можно их обнаруживать, избегать и восстанавливать систему после тупиков. Однако цена подобных действий высока и соответствующие усилия должны предприниматься только в системах, где игнорирование тупиковых ситуаций приводит к катастрофическим последствиям.

Считается, что в будущих системах тупики станут более критичным фактором, так как системы будущего:

· будут в большей степени ориентированы на параллельную работу

· будет преимущественно реализовываться динамическое распределение ресурсов

· растет тенденция рассматривать данные как ресурс, в связи с чем количество ресурсов возрастет.

Более подробно данная тема рассмотрена в [9,12,22 и др.]

Часть III. Управление памятью.

В данной части изложена идеология построения системы управления памятью в современных ОС. Центральная концепция управления памятью система виртуальной памяти обеспечивает поддержку и защиту больших виртуальных адресных пространств процессов, составленных из нескольких логических сегментов. Тщательное проектирование аппаратно- зависимых и аппаратно-независимых компонентов менеджера памяти, базирующееся на анализе поведения программ (локальности ссылок), дает возможность организовать их производительную работу.