Sistemi Operativi. Lez. 6: Problemi classici della programmazione concorrente

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1 Sistemi Operativi Lez. 6: Problemi classici della programmazione concorrente

2 Produttore e consumatore Uno dei problemi classici della programmazione concorrente è il problema del produttore consumatore. Il produttoreè un processo che genera una informazione e la memorizza in un buffer (area di memoria condivisa). Il consumatoreè un processo che preleva l informazione dal buffer per poter proseguire la sua esecuzione.

3 Produttore e consumatore In questo problema individuiamo due possibili problematiche legate alla sincronizzazione: 1. Problema della cooperazione: il P non può scrivere sul buffer se questo è pieno e il C non può leggere due volte lo stesso dato. 2. Problema della competizione: P e C non devono accedere contemporaneamente alla risorsa buffer condivisa. Il tutto va gestito attraverso un semaforo che indica se la risorsa buffer è accessibile oppure no.

4 Lettore e scrittore Un altro tipico problema della programmazione concorrente è il problema del lettore e scrittore. Il lettorenon può modificare i dati ma solo leggere in modo non distruttivo il contenuto del buffer condiviso. Lo scrittoreè un processo che può produrre informazione e quindi aggiornare il buffer. Più lettori potrebbero accedere in contemporanea senza creare danni al dato. Anche qui è richiesta la presenza di semafori di sincronizzazione.

5 Problema dei 5 filosofi a tavola Nel 1965 Dijkstra ha modellato e risolto il problema dei 5 filosofi a tavola. Un filosofo passa la sua vita a pensare o a mangiare. Per poter mangiare un filosofo ha bisogno di entrambe le posate.

6 Condizioni del Deadlock Mutua esclusione: almeno una risorsa può essere usata da un solo processo alla volta. Se un altro processo la richiede deve attenderne il rilascio. Possesso e attesa: un processo in possesso di una risorsa attende di ottenere risorse in possesso di altri processi. Impossibilità di prelazione: una risorsa può essere rilasciata dal processo che la possiede solo volontariamente. Attesa circolare: Il processo P0 attende una risorsa posseduta dal processo P1,. Pnattende una risorsa posseduta da P0.

7 Metodi per gestire il Deadlock I metodi per la gestione delle situazioni di stallo possono essere i seguenti: 1. Prevenirele situazioni di stallo assicurando che non si verifichi almeno una delle condizioni necessarie oppure chiedendo informazioni aggiuntive sulle risorse richieste. 2. Evitare le situazioni di stallo 3. Verificarela presenza di uno stallo attraverso degli algoritmi e ripristinare il sistema terminando i processi che lo hanno causato oppure adottando meccanismi di prelazione sulle risorse. 4. Fingere che non si verifichi(metodo più economico)

8 Prevenire il Deadlock Mutua esclusione: le risorse condivisibili non richiedono l accesso mutualmente esclusivo (es: file aperti in sola lettura) Possesso e attesa: prima di iniziare la sua esecuzione il processo potrebbe dichiarare tutte le risorse che gli servono. Una alternativa è chiedere prima di concedere nuove risorse che vengano rilasciate le precedenti. Impossibilità di prelazione: se un processo possiede risorse e ne chiede un altra che non gli può essere assegnata si esercita la prelazione su tutte le risorse già in suo possesso. Attesa circolare: Si ordinano le risorse in base ad una priorità. Il processo può richiedere una risorsa solamente se ha priorità minore di una già posseduta, altrimenti deve rilasciare quelle in suo possesso.

9 Evitare il Deadlock Il sistema deve garantire lo stato sicuro. Un sistema è in stato sicuro se è in grado di assegnare risorse a ciascun processo in un certo ordine e impedire il verificarsi di uno stallo. Si può mantenere un sistema in uno stato sicuro con algoritmi con grafo di assegnazione delle risorse oppure con l algoritmo del Banchiere.

10 Cosa abbiamo imparato? 1. Quali sono i problemi classici della programmazione concorrente? 2. Quali sono le condizioni per avere il deadlock? 3. Quali sono le soluzioni per gestirlo?