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• Luis Carlos Mogollón Lozano

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PROCESAMIENTO PARALELO E INTERBLOQUEO DENTRO DE UN SISTEMA OPERATIVO CONCURRENCIA E INTERBLOQUEO (DEADLOCK) Los procesos no son ejecutados constantemente desde que se inician hasta que son finalizados. Un proceso puede estar identificado con tres estados diferentes: leyendo ,ejecutando o bloqueado . En el estado de lectura, un proceso está parado, concediendo que otro proceso sea ejecutado; en el estado de ejecución, un proceso está utilizando algún recurso; y en el estado de bloqueo, el proceso está parado y no se ejecutará mientras algo lo restaure. Una condición común no deseable es descripta como deadlock, que es cuando dos procesos están en un estado de ejecución, y requieren intercambiar recursos entre sí para continuar. Ambos procesos están esperando por la liberación del recurso requerido, que nunca será realizada; como no hay ningún resultado, tomará un camino que llevará a un estado de deadlock. Se dice que dos procesos se encuentran en estado de deadlock (interbloqueo, bloqueo mutuo o abrazo mortal) cuando están esperando por condiciones que nunca se van a cumplir. Se podría hablar de deadlock como el estado permanente de bloqueo de un conjunto de procesos que están compitiendo por recursos del sistema. PRINCIPIOS DEL INTERBLOQUEO El interbloqueo se puede definir como el bloqueo permanente de un conjunto de procesos que compiten por los recursos del sistema o bien se comunican unos con otros. A diferencia de otros problemas de la gestión concurrente de procesos, no existe una solución eficiente para el caso general. Todos los interbloqueos suponen necesidades contradictorias de recursos por parte de dos o más procesos. ACCIONES A REALIZAR ANTE UN INTERBLOQUEO. PREVENCION, DETECCION PREDICCION Y EVITAR CONDICIONES PARA PRODUCIR INTERBLOQUEO En la política del sistema operativo, deben darse tres condiciones para que pueda producirse un interbloqueo: 1- Condición de exclusión mutua: Cada recurso está asignado a un único proceso o está disponible. 2- Condición de posesión y espera: Los procesos que tienen, en un momento dado, recursos asignados con anterioridad, pueden solicitar nuevos recursos. 3- Condición de no apropiación: Los recursos otorgados con anterioridad no pueden ser forzados a dejar un proceso. El proceso que los posee debe liberarlos en forma explícita. En la mayoría de los casos, estas condiciones son bastantes necesarias. La exclusión mutua hace falta para asegurar la consistencia de resultados y la integridad de la base de datos. De forma

similar, la apropiación no se puede aplicar arbitrariamente y, cuando se encuentran involucrados recursos de datos, debe estar acompañada de un mecanismo de recuperación y reanudación, que devuelva un proceso y sus recursos a un estado previo adecuado, desde el que el proceso puede finalmente repetir sus acciones. Puede no existir interbloqueo con solo estas tres condiciones. Para que se produzca interbloqueo, se necesita una cuarta condición: 4- Condición de espera circular (o círculo vicioso de espera): Debe existir una cadena circular de dos o más procesos, cada uno de los cuales espera un recurso poseído por el siguiente miembro de la cadena. PREVENCIÓN DEL INTERBLOQUEO La estrategia básica de la prevención del interbloqueo consiste, a grandes rasgos, en diseñar su sistema de manera que esté excluida, a priori, la posibilidad de interbloqueo. Los métodos para prevenir el interbloqueo son de dos tipos: - Los métodos indirectos que consisten en impedir la aparición de alguna de las tres condiciones necesarias para que se de el interbloqueo. - Los métodos directos que consisten en evitar la aparición del círculo vicioso de espera. PREDICCIÓN DEL INTERBLOQUEO Una forma de resolver el problema del interbloqueo, que se diferencia sutilmente de la prevención, es la predicción del interbloqueo. En la prevención de interbloqueo, se obligaba a las solicitudes de recursos a impedir que sucediera, por lo menos, alguna de las cuatro condiciones de interbloqueo. Esto se hace indirectamente, impidiendo la aparición de una de las tres condiciones necesarias (exclusión mutua, retención y espera, no apropiación) o directamente, impidiendo la aparición de un círculo vicioso de espera. Se llega así a un uso ineficiente de los recursos y una ejecución ineficiente de los procesos. Con predicción del interbloqueo, por otro lado, se pueden alcanzar las tres condiciones necesarias, pero se realizan elecciones acertadas para asegurar que nunca se llega al punto de interbloqueo. La predicción, por lo tanto, permite más concurrencia que la prevención. Con predicción del interbloqueo, se decide dinámicamente si la petición actual de asignación de un recurso podría, de concederse, llevar potencialmente a un interbloqueo. La predicción del interbloqueo necesita, por lo tanto, conocer las peticiones futuras de recursos. Enfoques para la predicción del interbloqueo: No iniciar un proceso si sus demandas pueden llevar a interbloqueo. No conceder una solicitud de incrementar los recursos de un proceso si esta asignación puede llevar a interbloqueo. DETECCIÓN DEL INTERBLOQUEO Las estrategias de prevención de interbloqueo son muy conservadoras; resuelven el problema limitando el acceso a recursos e imponiendo restricciones sobre los procesos. En cambio, las

estrategias de detección de interbloqueo, no limitan el acceso a recursos ni restringen las acciones del proceso. Con la detección del interbloqueo, se concederán los recursos que los procesos necesiten siempre que sea posible. Periódicamente, el S. O. ejecuta un algoritmo que permite detectar la condición de círculo vicioso de espera. - La detección del interbloqueo es el proceso de determinar si realmente existe un interbloqueo e identificar los procesos y recursos implicados en él. Una posibilidad detectar un interbloqueo es monitorear cada cierto tiempo el estado de los recursos. Cada vez que se solicita o se devuelve un recurso, se actualiza el estado de los recursos y se hace una verificación para observar si existe algún ciclo. - Este método está basado en suponer que un interbloqueo no se presente y que los recursos del sistema que han sido asignados, se liberarán en el momento que otro proceso lo requiera. PROCESAMIENTO PARALELO Este se basa en el procesamiento concurrente de datos para conseguir un menor tiempo de ejecución, consiste en un grupo de técnicas que se utilizan para proporcionar tareas simultaneas de procesamiento de datos con la finalidad de aumentar la velocidad computacional de un sistema de computadores Este implica   

Sucesos paralelos: ocurren en múltiples recursos durante el mismo intervalo de tiempo Sucesos simultáneos: ocurren en el mismo instante. Sucesos pipeline: ocurre en lapsos superpuestos

Su principal beneficio es que la escalabilidad puede se difícil de alcanzar aun permitiendo ejecutar procesos en donde cada procesador se encarga de uno u otro y aceleran de esta forma el calculo, permite sobrellevar algunas dificultades mas que todo en lo que respecta a la velocidad de procesamiento de E/S mediante la utilización de la CPU y discos en paralelo logrando asi realizar varias tareas simultáneamente Cuenta con los siguientes diseños   

Multiprocesamiento simétrico SMP: diseño simple y efectivo es una tecnología no escalable Procesamiento masivamente paralelo / MPP: sirve para evitar los cuellos de botella en el bus de memoria no utiliza memoria compartida y usa tecnología altamente escalable Procesamiento paralelo escalable SPP: utiliza una memoria jerarquica de dos niveles para alcanzar la escalabilidad es hibrido de SMP y MPP

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