sincronizacion

1.1 Silberschatz, Galvin and Gagne 2009Operating System Concepts 8th Edition

SINCRONIZACION PROCESOS


introduccion

Que es la concurrencia?

Es posible cuando existe un solo

procesador?


Concurrencia

La concurrencia se presenta cuando dos o

ms procesos deben hacer uso de un mismo

recurso a un mismo tiempo.

Alguien puede pensar (con justa razn) que

se est presentando una contradiccin o que

se est hablando slo de sistemas con ms

de una CPU, ya que en una sla CPU no se

puede ejecutar ms de un proceso en al

mismo tiempo;

esto es verdad pero hay que tener en cuenta

otros factores, para poder explicar mejor

esto utilizaremos el siguiente ejemplo:


CONCURRENCIA

Rutina ejemplo (concurrencia):


CONCURRENCIA

Supongamos que esta es una rutina del

sistema y que la pueden utilizar varios

procesos (en cualquier momento), la rutina

solamente lee desde la entrada estandar un

nmero, el cual almacena en la variable global

pos_comp, esta variable es una posicin

compartida en la memoria y todo proceso que

llame a esta rutina puede leer y escribir en ella.


CONCURRENCIA

Ahora bien, un proceso X llama a la rutina pero por

alguna razn la CPU detiene su ejecucin despus de

haber finalizado la instruccin de la lnea 5, por lo cual la

variable ya ha tomado un nuevo valor (supongamos 7).

El proceso Y es lanzado, este proceso tambin hace

uso de la rutina ejemplo, lee un nuevo valor

(supongamos 9) y continua su ejecucin normal hasta el

fin de la rutina, por tanto debe mostrar un resultado de

19.

Tiempo despus X reanuda su ejecucin desde el punto

siguiente al que fue interrumpido (lnea 6)...

Que valor de pos_comp mostrar el proceso X?


PROBLEMAS DE LA CONCURRENCIA

Como podemos observar, la competencia entre

procesos nos plantea tres tipos diferentes de

problemas:

Exclusin mutua.

Interbloqueo o bloqueo mutuo.

Inanicin.


EXCLUSIN MUTUA

Trata de garantizar que un proceso que utilice

un recurso compartido tenga la seguridad que

otro no lo ha modificado durante su ejecucin:


INTERBLOQUEO O BLOQUEO MUTUO

Este problema se presenta cuando dos o ms

procesos se bloquean mutuamente a la espera

de un recurso crtico y esta situacin se

mantiene de manera permanente, no existen

como en la exclusin mutua grandes

soluciones que permitan disolver un

interbloqueo, por el contrario se deben utilizar

diversas tcnicas para prevenir este tipo de

situaciones.


INANICIN

El tercer problema es la inanicin, esta se

presenta cuando un proceso permanece

en estado de bloqueo permanente a la espera

de un recurso que necesita, pero por algn

motivo externo al proceso solicitante, este

nunca logra que le sea asignado (por lo

general por que dos o ms procesos se pasan

mutuamente el control de dicho recurso por lo

que siempre estar ocupado).


EXCLUSIN MUTUA

Consideremos una variable X compartida entre

dos procesos A y B que pueden incrementar o

decrementar la variable dependiendo un suceso.

Ahora bien, la actualizacin de la variable se

realiza mediante operaciones sencillas como:


EXCLUSIN MUTUA

Aunque los procesos P1 y P2 se suponen que se

ejecutan en distintos procesadores, ambos usan la

misma posicin en la memoria para X. Esta

situacin podra generar una intromisin de P1 y P2:


EXCLUSIN MUTUA

Dicha situacin muestra la necesidad de

sincronizar ambos procesos.

Para lograr ello, se establece una seccin

critica: si un proceso entra a ejecutar una

seccin critica en la que se acceden a

variables compartidas, entonces otro proceso

no puede a entrar a ejecutar una regin critica:


EXCLUSIN MUTUA


BLOQUEO MEDIANTE EL USO DE VARIABLES

COMPARTIDAS

Utilizaremos una variable compartida de tipo

booleano denominada indicador(flag).

Asociaremos a cada recurso que se comparte

un flag. Antes de acceder al recurso, un

proceso debe examinar el valor el flag que

podr tomar dos valores: true o false.

Estos valores indicaran si el recurso esta

siendo utilizado o esta disponible.

A continuacin se muestra un algortimo que

muestra el uso de un flag(indicador) la

exclusin mutua entre dos procesos:



COMPARTIDAS


El algoritmo no resuelve el problema de la

exclusin mutua.

Al ser la comprobacin y la puesta del

indicador en falso operaciones separadas,

puede ocurrir que se entrelace el uso del

recurso por ambos procesos.


COMPARTIDAS


Si se dispusiera de una de una instruccin que

permitiera comprobar el estado y modificarlo

simultneamente, el algoritmo el uso del recurso

sin entrelazamiento podra.

En ausencia de ello, intentaremos utilizar dos

indicadores para resolver el problema de la

exclusin mutua.


COMPARTIDAS


Asociamos un indicador a cada uno de los

procesos.

Ambos procesos pueden leer los dos

indicadores, pero solo pueden modificar el que

tienen asociado para evitar que ambos modifiquen simultneamente el mismo indicador.

Antes de acceder al recurso un proceso debe

activar su indicador y comprobar que el otro no

tenga su indicador activo:


COMPARTIDAS



COMPARTIDAS


El mecanismo del bloqueo y desbloqueo se

obtiene de dos procedimientos.

Para bloquear el acceso a la seccin critica

ambos procesos llaman al procedimiento

bloqueo pero con los indicadores en distinto

orden.

Pero genera un problema grave! Cual es?


COMPARTIDAS


El interbloqueo o bloqueo mutuo se genera

porque la desactivacin del indicador asociado a

un proceso se produce una vez que se ha

completado el acceso a la seccin critica.

Se puede intentar resolver el problema haciendo

que el proceso desactive su propio indicador

durante la fase de bloqueo siempre que

encuentre que el indicador del otro proceso esta

activo:


COMPARTIDAS


El algoritmo permite resolver el interbloqueo

siempre que no exista completa concurrencia

entre ambos procesos.


COMPARTIDAS


Otro problema que genera, la ultima versin de

nuestro algoritmo, es que puede permitir que un

proceso deje su seccin critica y vuelva a entrar

mientras que el otro proceso desactiva su

indicador en la seccin de bloqueo: inanicin.

Veamos dos soluciones al problema de la

exclusin mutua que evitan el interbloqueo e

inanicin:

Algoritmo de Peterson.

Algoritmo de Dekker.


COMPARTIDAS


Final

sincronizacion

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proceso x

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