UNIDAD 2 ADMINISTRACION DE PROCESOS

Los sistemas operativos para la administración de procesos en los sistemas mono y multiprocesadores. Se comienza con una introducción sobre la funcionalidad de un proceso para luego entrar en los detalles de implementación típicos de los sistemas operativos. Aún no termine la totalidad del documento pero lo quiero publicar en Internet para obtener feedback por parte de los lectores interesados en el mismo.

2.1 DESCRIPCION Y PROCESOS

En algunos sistemas operativos como en los de tiempo compartido, cada programa que se ejecuta, por ejemplo mediante una orden de EJECUTAR dada por el usuario, se trata como un proceso independiente. Estos procesos generados por el O.S se denominan IMPLÍCITOS. Una vez terminada la ejecución de los mismos, su eliminación también la realiza el propio O.S. Asi mismo, el O.S proporciona en tiempo real los servicios que son necesarios para que el usuario pueda definir procesos de forma explicita. Los programas acceden a estos servicios realizando LLAMADAS AL SISTEMA(SYSTEM CALL). Estas llamadas pueden aparecer incrustadas en el código de un programa de usuario o del propio sistema, en cuyo caso, se asemejan a llamadas a procedimientos o funciones que dan lugar a transferencias de rutinas del O.S cuando se invocan en tiempo real. Las llamadas al sistema se realizan tambien, pero de forma indirecta, cuando se dan ordenes al O.S a través de un terminal(ó SHELL)la rutina de monitorización del terminal( que es asu vez un proceso) se encarga de transformar la ordenes en llamadas al sistema.

2.2 DEFINICION DE PROCESOS

Un proceso es un programa en ejecución. Un proceso simple tiene un hilo de ejecución, por el momento dejemos esta última definición como un concepto, luego se verá en más detalle el concepto de hilo. Una vez definido que es un proceso nos podríamos preguntar cuál es la diferencia entre un programa y un proceso, y básicamente la diferencia es que un proceso es una actividad de cierto tipo que contiene un programa, entradas salidas y estados. Los procesos pueden ser cooperantes o independientes, en el primer caso se entiende que los procesos interactúan entre sí y pertenecen a una misma aplicación. En el caso de procesos independientes en general se debe a que no interactúan y un proceso no requiere información de otros o bien porque son procesos que pertenecen a distintos usuarios.

2.3 ESTADOS DE PROCESOS

El principal trabajo del procesador es ejecutar las instrucciones de máquina que se encuentran en memoria principal. Estas instrucciones se encuentran en forma de programas. Para que un programa pueda ser ejecutado, el sistema operativo crea un nuevo proceso, y el procesador ejecuta una tras otra las instrucciones del mismo.
Como se ha puesto de manifiesto, el proceso es un elemento dinámico que puede pasar por diferentes estados a lo lo largo de su existencia. De forma general, un proceso puede encontrarse en un instante determinado en uno de lo siguientes estados:
Activo, Preparado, Bloqueado o suspendido, Nonato y Muerto.
La tarea activa es la que está ejecutándose en un instante dado. En el caso de sistemas con un único procesador, sólo puede haber una tarea en dicho estado en cada instante.
En el estado de preparado, se encuentran todas las tareas que están listas para ejecutarse pero que esperan a que un/el procesador quede libre (hay otros procesos más prioritarios en ejecución).
Las tareas que están a la espera de que se cumpla una condición y que por lo tanto, no están preparadas para ejecutase, se dice que están en el estado bloqueado o suspendido; algunos ejemplos de condición son: que se termine una operación de E/S o que se reciba una señal de sincronización.
Un proceso esta muerto cuando ha terminado su ejecución o bien el sistema operativo a detectado un error fatal y lo ha transferido a dicho estado. También es posible que haya entrado él como resultado de un fallo del propio sistema operativo (cuestión que desgraciadamente suele ocurrir frecuentemente en algunos OS.
El estado de nonato indica que el programa realmente existe pero todavía no es conocido por el OS.

2.4 CONTROL DE PROCESOS

El Bloque de control del proceso ó BCP o en inglés PCB (Process Control Block) es un registro especial donde el sistema operativo agrupa toda la información que necesita conocer respecto a un proceso particular. Cada vez que se crea un proceso el sistema operativo crea el BCP correspondiente para que sirva como descripción en tiempo de ejecución durante toda la vida del proceso. Cuando el proceso termina, su BCP es borrado y el registro puede ser utilizado para otros procesos. Un proceso resulta conocido para el sistema operativo y por tanto elegible para competir por los recursos del sistema sólo cuando existe un BCP activo asociado a él. El bloque de control de proceso es una estructura de datos con campos para registrar los diferentes aspectos de la ejecución del proceso y de la utilización de recursos. En un entorno de multiprogramación, el procesador intercalará la ejecución de instrucciones de varios programas que se encuentran en memoria. El sistema operativo es el responsable de determinar las pautas de intercalado y asignación de recursos a cada proceso.

2.5 PROCESOS E HILOS

Un hilo de ejecución, en sistemas operativos, es una característica que permite a una aplicación realizar varias tareas a la vez(concurrentemente). Los distintos hilos de ejecución comparten una serie de recursos tales como el espacio de memoria, los archivos abiertos, situación de autenticación, etc. Esta técnica permite simplificar el diseño de una aplicación que debe llevar a cabo distintas funciones simultáneamente.
Los hilos de ejecución que comparten los mismos recursos, sumados a estos recursos, son en conjunto conocidos como un proceso. El hecho de que los hilos de ejecución de un mismo proceso compartan los recursos hace que cualquiera de estos hilos pueda modificar éstos. Cuando un hilo modifica un dato en la memoria, los otros hilos acceden a ese dato modificado inmediatamente. Lo que es propio de cada hilo es el contador de programa, la pila de ejecución y el estado de la CPU (incluyendo el valor de los registros). El proceso sigue en ejecución mientras al menos uno de sus hilos de ejecución siga activo. Cuando el proceso finaliza, todos sus hilos de ejecución también han terminado. Asimismo en el momento en el que todos los hilos de ejecución finalizan, el proceso no existe más y todos sus recursos son liberados.

2.6 CONCURRENCIA Y SINCRONIZACION

La concurrencia es fundamental en todas estas áreas y para el diseño sistemas operativos. La concurrencia comprende un gran número de cuestiones de diseño, incluida la comunicación entre procesos, compartición y competencia por los recursos, sincronización de la ejecución de varios procesos y asignación del tiempo de procesador a los procesos. Se verá que estas cuestiones no solo surgen en entornos de multiprocesadores y proceso distribuido, sino incluso en sistemas multiprogramados con un solo procesador. La concurrencia puede presentarse en tres contextos diferentes: • Múltiples aplicaciones: la multiprogramación se creó para permitir que el tiempo de procesador de la máquina fuese compartido dinámicamente entre varias aplicaciones activas. • Aplicaciones estructuradas: como ampliación de los principios del diseño modular y la programación estructurada, algunas aplicaciones pueden implementarse eficazmente como un conjunto de procesos concurrentes. • Estructura del sistema operativo: las mismas ventajas de estructuración son aplicables a los programadores de sistemas y se ha comprobado que algunos sistemas operativos están implementados como un conjunto de procesos o hilos.

SINCRONIZACION
La comunicación de un mensaje entre 2 procesos implica cierto nivel de sincronización entre ambos. El receptor no puede recibir un mensaje hasta que sea enviado por otro proceso. Además hace falta especificar que le sucede a un proceso después de ejecutar una primitiva SEND o RECEIVE. Considérese en primer lugar la primitiva send. Cuando se ejecuta una primitiva send en un proceso, hay 2 posibilidades: o bien el proceso emisor se bloquea hasta que recibe el mensaje o no se bloquea. Igualmente cuando un proceso ejecuta una primitiva RECEIVE, existen 2 opciones: 1) Si previamente se ha enviado algún mensaje, este es recibido y continua la ejecución. 2) Si no hay ningún mensaje esperando entonces: a) el proceso se bloquea hasta que llega un mensaje o, b) el proceso continúa ejecutando, abandonando el intento de recepción. El emisor y el receptor pueden ser bloqueantes o no bloqueantes.

2.7 PRINCIPIOS GENERALES DE CONCURRENCIA

En un sistema multiprogramado con un único procesador, los procesos se intercalan en el tiempo aparentando una ejecución simultánea. Aunque no se logra un procesamiento paralelo y produce una sobrecarga en los intercambios de procesos, la ejecución intercalada produce beneficios en la eficiencia del procesamiento y en la estructuración de los programas. La intercalación y la superposición pueden contemplarse como ejemplos de procesamiento concurrente en un sistema monoprocesador, los problemas son consecuencia de la velocidad de ejecución de los procesos que no pueden predecirse y depende de las actividades de otros procesos, de la forma en que el sistema operativo trata las interrupciones surgen las siguientes dificultades: Compartir recursos globales es riesgoso Para el sistema operativo es difícil gestionar la asignación óptima de recursos. Las dificultades anteriores también se presentan en los sistemas multiprocesador. El hecho de compartir recursos ocasiona problemas, por esto es necesario proteger a dichos recursos. Los problemas de concurrencia se producen incluso cuando hay un único procesado

2.8 EXCLUSION MUTUA: SOFTWARE Y HARDWARE

Sólo un proceso, de todos los que poseen secciones críticas por el mismo recurso compartido, debe tener permiso para entrar en ella en un momento dado. Un proceso que se interrumpe en una sección no crítica debe hacerlo sin interferir con los otros procesos. Un proceso no debe poder solicitar acceso a una sección crítica para después ser demorado indefinidamente, no puede permitirse el interbloqueo o la inanición. Si ningún proceso está en su sección crítica, cualquier proceso que solicite entrar en la suya debe poder hacerlo sin demora. No se debe suponer sobre la velocidad relativa de los procesos o el número de procesadores. Un proceso permanece en su sección crítica por un tiempo finito. Una manera de satisfacer los requisitos de exclusión mutua es dejar la responsabilidad a los procesos que deseen ejecutar concurrentemente. Tanto si son programas del sistema como de aplicación, los procesos deben coordinarse unos con otros para cumplir la exclusión mutua, sin ayuda del lenguaje de programación o del sistema operativo. Estos métodos se conocen como soluciones por software.

SOFTWARE:
Pueden implementarse soluciones de software para los procesos concurrentes que se ejecuten en máquinas monoprocesador o multiprocesador con memoria principal compartida. ALGORITMO DE DEKKER La solución se desarrolla por etapas. Este método ilustra la mayoría de los errores habituales que se producen en la construcción de programas concurrentes. Primer intento Cualquier intento de exclusión mutua debe depender de algunos mecanismos básicos de exclusión en el hardware. El más habitual es que sólo se puede acceder a una posición de memoria en cada instante, teniendo en cuenta esto se reserva una posición de memoria global llamada turno. Un proceso que desea ejecutar su sección crítica primero evalúa el contenido de turno. Si el valor de turno es igual al número del proceso, el proceso puede continuar con su sección crítica. En otro caso el proceso debe esperar. El proceso en espera, lee repetitivamente el valor de turno hasta que puede entrar en su sección crítica. Este procedimiento se llama espera activa. Después de que un proceso accede a su sección crítica y termina con ella, debe actualizar el valor de turno para el otro proceso. Segundo intento: Cada proceso debe tener su propia llave de la sección crítica para que, si uno de ellos falla, pueda seguir accediendo a su sección crítica; para esto se define un vector booleano señal. Cada proceso puede evaluar el valor de señal del otro, pero no modificarlo. Cuando un proceso desea entrar en su sección crítica, comprueba la variable señal del otro hasta que tiene el valor falso (indica que el otro proceso no está en su sección crítica). Asigna a su propia señal el valor cierto y entra en su sección crítica. Cuando deja su sección crítica asigna falso a su señal. Si uno de los procesos falla fuera de la sección crítica, incluso el código para dar valor a las variables señal, el otro proceso no se queda bloqueado. El otro proceso puede entrar en su sección crítica tantas veces como quiera, porque la variable señal del otro proceso está siempre en falso. Pero si un proceso falla en su sección crítica o después de haber asignado cierto a su señal, el otro proceso estará bloqueado permanentemente. Tercer intento El segundo intento falla porque un proceso puede cambiar su estado después de que el otro proceso lo ha comprobado pero antes de que pueda entrar en su sección crítica. Si un proceso falla dentro de su sección crítica, incluso el código que da valor a la variable señal que controla el acceso a la sección crítica, el otro proceso se bloquea y si un proceso falla fuera de su sección crítica, el otro proceso no se bloquea. Si ambos procesos ponen sus variables señal a cierto antes de que ambos hayan ejecutado una sentencia, cada uno pensará que el otro ha entrado en su sección crítica, generando así un interbloqueo. Cuarto intento En el tercer intento, un proceso fijaba su estado sin conocer el estado del otro. Se puede arreglar esto haciendo que los procesos activen su señal para indicar que desean entrar en la sección crítica pero deben estar listos para desactivar la variable señal y ceder la preferencia al otro proceso. Existe una situación llamada bloqueo vital, esto no es un interbloqueo, porque cualquier cambio en la velocidad relativa de los procesos rompería este ciclo y permitiría a uno entrar en la sección crítica. Recordando que el interbloqueo se produce cuando un conjunto de procesos desean entrar en sus secciones críticas, pero ninguno lo consigue. Con el bloqueo vital hay posibles secuencias de ejecución con éxito. Una solución correcta Hay que observar el estado de ambos procesos, que está dado por la variable señal, pero es necesario imponer orden en la actividad de los procesos para evitar el problema de “cortesía mutua”. La variable turno del primer intento puede usarse en esta labor, indicando que proceso tiene prioridad para exigir la entrada a su sección crítica.

HARDWARE:
En una máquina monoprocesador, la ejecución de procesos concurrentes no puede superponerse; los procesos solo pueden intercalarse. Es más, un proceso continuará ejecutándose hasta que solicite un servicio el sistema operativo o hasta que sea interrumpido. Por lo tanto, para garantizar la exclusión mutua, es suficiente con impedir que un proceso sea interrumpido. Esta capacidad puede ofrecerse en forma de primitivas definidas por el núcleo del sistema para habilitar o inhabilitar las interrupciones. Puesto que la sección crítica no puede ser interrumpida, la exclusión mutua está garantizada. Sin embargo, el precio de esta solución es alto. La eficiencia de la ejecución puede verse notablemente degradada debido a que se limita la capacidad del procesador para intercalar programas. Un segundo problema es que está técnica no funciona en arquitecturas de multiprocesador. Cuando el sistema tenga más de un procesador, es posible (y habitual) que haya más de un proceso ejecutándose al mismo tiempo. En este caso, inhabilitar las interrupciones no garantiza la exclusión mutua.

2.9 SEMAFOROS

Semáforos es un algoritmo de control de procesos, que tiene solo dos operaciones básicas, las cuales son:
Wait.- Pregunta a los procesos si su contador es > ó = que cero, en caso de no ser así, los decrementa. El proceso que cambia en este caso a negativo (−1) desde la cola de procesos Listos a ser ejecutados es el que automáticamente toma el control del procesador.
Signal.- A partir de un tiempo t definido por el despachador se ejecuta, y pregunta a los procesos si su contador es < que cero en caso de que sea afirmativa la respuesta, saca a este proceso de su ejecución y depende de su estado

2.10 MONITORES

Los monitores son estructuras de un lenguaje de programación que ofrecen una funcionalidad equivalente a las de los semáforos pero son más fáciles de controlar. La estructura de monitor se ha implementado en varios lenguajes de programación como: Pascal concurrente, Modulo-2, Java, etc. En concreto, para una lista enlazada se puede necesitar un cierre que bloquee todas las listas enlazadas o bien un cierre por cada elemento de una lista. Monitores con Señales: Un monitor es un modulo de software que consta de uno o más procedimientos, una secuencia de inicio y uno datos locales. Sus características son las siguientes: Solo los procedimientos del monitor acceden a variables de datos locales. Un proceso entra en el monitor invocando a uno de sus procedimientos. En el monitor solo un proceso puede ser ejecutado en un momento dado; cualquier otro proceso quedara suspendido esperando la disponibilidad del monitor. Al ser un proceso por vez, el monitor puede ofrecer un servicio de exclusión mutua fácilmente. Así una estructura de datos puede protegerse situándola dentro de un monitor. Los monitores deben ofrecer herramientas de sincronización. Por ejemplo: si un proceso llama a un monitor y una vez dentro de él el proceso queda suspendido esperando alguna condición, hará falta un servicio que libere al monitor y lo deje disponible para el siguiente proceso. Mas tarde cuando la condición se cumpla el proceso suspendido podrá regresar al monitor y ejecutarse desde el momento de la suspensión. El monitor proporciona variables de condición que son accesibles solo desde dentro del monitor.

2.11 PASO DE MENSAJES

El paso de mensajes es una técnica empleada en programación concurrente para aportar sincronización entre procesos y permitir la exclusión mutua, de manera similar a como se hace con los semáforos, monitores, etc. Su principal característica es que no precisa de memoria compartida, por lo que es muy importante en la programación de sistemas distribuidos. Los elementos principales que intervienen en el paso de mensajes son el proceso que envía, el que recibe y el mensaje. Dependiendo de si el proceso que envía el mensaje espera a que el mensaje sea recibido, se puede hablar de paso de mensajes síncrono o asíncrono. En el paso de mensajes asíncrono, el proceso que envía, no espera a que el mensaje sea recibido, y continúa su ejecución, siendo posible que vuelva a generar un nuevo mensaje y a enviarlo antes de que se haya recibido el anterior. Por este motivo se suelen emplear buzones, en los que se almacenan los mensajes a espera de que un proceso los reciba. Generalmente empleando este sistema, el proceso que envía mensajes sólo se bloquea o para, cuando finaliza su ejecución, o si el buzón está lleno. En el paso de mensajes síncrono, el proceso que envía el mensaje espera a que un proceso lo reciba para continuar su ejecución. Por esto se suele llamar a esta técnica encuentro, o rendezvous. Dentro del paso de mensajes síncrono se engloba a la llamada a procedimiento remoto, muy popular en las arquitecturas cliente/servidor.

2.12 INTERBLOQUEO

Los procesos no son ejecutados constantemente desde que se inician hasta que son finalizados. Un proceso puede estar identificado con tres estados diferentes: leyendo (ready), ejecutando (running) o bloqueado (blocked). 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. Muchos escenarios han sido construidos para ilustrar las condiciones de deadlock, siendo el más popular el Problema de Comida de los Filósofos. Cinco filósofos tienen cinco platos de fideos enfrente suyo y cinco tenedores, uno a cada lado del plato. Los filósofos necesitan ambos tenedores (derecha e izquierda) para comer. Durante la comida realizarán solo dos operaciones mutuamente excluyentes, pensar o comer. El problema es un paralelismo simplista entre procesos (los filósofos) tratando de obtener recursos (tenedores); mientras están en estado de ejecución (comiendo) o de lectura (pensando). Una condición posible de deadlock puede ocurrir, si todos los filósofos quieren coger el tenedor de la derecha y, a la vez, el de la izquierda: la comida terminará en estado de deadlock.

2.13 PRINCIPIOS DE 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.

2.14 PREVENCION, DETECCION Y PREDICCION EN UN INTERBLOQUEO PREVENCION

Exclusión mutua Si ningún recurso se puede asignar de forma exclusiva, no se producirá interbloqueo. Sin embargo, existen recursos para los que no es posible negar la condicion de exclusión mutua. No obstante, es posible eliminar esta condicion en algunos procesos. Por ejemplo, una impresora es un recurso no compatible pues si se permite que dos procesos escriban en la impresora al mismo tiempo, la salida resulta caótica. Pero con el spooling de salida varios procesos pueden generar salida al mismo tiempo. Puesto que el spooler nunca solicita otros recuersos, se elimina el bloqueo originado por la impresora. El inconveniente es que no todos los recursos pueden usarse de esta forma (por ejemplo, la tabla de procesos no se presenta al spooling y, ademas, la implementacion de esta técnica puede introducir nuevos motivos de interbloqueo, ya que el spooling emplea una zona de disco finita). Retencion y espera La condicion de retencion y espera puede prevenirse exigiendo que todos los procesos soliciten todos los recursos que necesiten a un mismo tiempo y bloqueando el proceso hasta que todos los recursos puedan concederse simultáneamente. Esta solucion resulta ineficiente por dos factores: - En primer lugar, un proceso puede estar suspendido durante mucho tiempo, esperando que concedan todas sus solicitudes de recursos, cuando de hecho podria haber avanzado con solo algunos de los recursos. - Y en segundo lugar, los recursos asignados a un proceso pueden permanecer sin usarse durante periodos considerables, tiempo durante el cual se priva del acceso a otros procesos. No apropiación La condición de no apropiación puede prevenirse de varias formas. Primero, si a un proceso que retiene ciertos recursos se le deniega una nueva solicitud, dicho proceso deberá liberar sus recursos anteriores y solicitarlos d eneuvo, cuando sea necesario, junto con el recurso adicional. Por otra parte, si un proceso solicita un recurso que actualmente esta retenido por otro proceso, el sistema operativo debe expulsar al segundo proceso y exigirle que libere sus recursos. Este ultimo esquema evitará el interbloqueo sólo si nho hay dos procesos que posean la misma prioridad. Esta técnica es práctica sólo cuando se aplica a recursos cuyo estado puede salvarse y restaurarse más tarde de una forma facil, como es el caso de un procesador. Circulo vicioso de espera La condición del circulo vicioso de espera puede prevenirse definiendo una ordenación lineal de los tipos de recursos. Si a un proceso se le han asignado recursos de tipo R, entonces sólo podrá realizar peticiones posteriores sobre los recursos de los tipos siguientes a R en la ordenación. Para comprobar el funcionamiento de esta estrategia, se asocia un índice a cada tipo de recurso. Como en la retención y espera, la prevención del circulo vicioso de espera puede ser ineficiente, retardando procesos y denegando accesos a recursos innecesariamente.
DETECCION: 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 circulo 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. Algoritmo de detección del interbloqueo Una comprobación para interbloqueo puede hacerse con igual o menor frecuencia que cada solicitud de recursos, dependiendo de que tan probable es que ocurra un interbloqueo. Comprobar cada solicitud de recursos tiene dos ventajas: Conduce a la detección temprana y el algoritmo es simple, de manera relativa porque se basa en cambios crecientes al estado del sistema. Además, las comprobaciones frecuentes consumen un tiempo considerable de procesador.
PREDICCION: 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 circulo viciosos 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. Negativa de iniciación de procesos Confedérese un sistemas de n procesos y m tipos diferentes de recursos. Se definen los vectores y matrices siguientes: Recursos = (R1, R2, ... Rm) cantidad total de cada recurso en el sistema Disponible = (D1, D2, ... Dm) cantidad total de cada recurso sin asignar a los procesos La matriz Demanda indica las exigencias máximas de recursos para cada proceso, con una fila para cada uno. Es decir, Cij = demanda del recurso j por parte del proceso i. Esta información debe declararse por adelantado para que funcione la predicción de interbloqueo. De forma similar, Aij = asignación del recurso j al proceso i. Se puede ver que se cumplen las siguientes relaciones: Para todo i, Ri = Di + Σ Aki : todos los recursos están asignados o disponibles. Para todo k e i, Cki <= Ri: ningún proceso puede demandar más recursos que la cantidad total de recursos del sistema Para todo k e i, Aki <= Cki: ningún proceso tiene asignados más recursos de cualquier tipo que los que ha declarado necesitar. Con estas tres cantidades, se puede definir una política de predicción del interbloqueo que rechace iniciar un nuevo proceso si sus exigencias de recursos pueden conducir a un intebloqueo. Un nuevo proceso Pn+1 comenzará sólo si: Es decir, un proceso comenzará sólo si puede servirse la demanda máxima de todos los procesos actuales más la del nuevo proceso. Esta estrategia es poco óptima, puesto que asume el caso peor: que todos los procesos expresen su demanda máxima a la vez. Negativa de asignación de recursos La estrategia de negar la asignación de recursos, denominada algoritmo del banquero, fue propuesta por primera vez por Dijkstra, que usó este nombre por la analogía de este problema con el de un banco cuando los clientes quieren obtener dinero prestado. Los clientes sería los procesos y el dinero a prestar, los recursos. Si se enuncia de esta manera, el banco tiene una reserva limitada de dinero para prestar y un conjunto de clientes con líneas de crédito. Un cliente puede elegir pedir dinero a cargo de la línea de crédito en un instante dado y no hay garantía de que el cliente realice ninguna reposición hasta después de sacar la cantidad máxima. El banquero puede rechazar un préstamo a un cliente si hay riesgo de que el banco no tenga fondos suficientes para hacer préstamos futuros que los clientes finalmente repondrán. Para empezar se definen los conceptos de estado y de estado seguro. Considérese un sistema con un número fijo de procesos. Así pues, el estado estará formado por los dos vectores, Recursos y Disponible, y las dos matrices, Demanda y Asignación, definidas anteriormente. Un estado seguro es un estado en el cual existe al menos una secuencia que no lleva al interbloqueo ( es decir, todos los procesos pueden ejecutarse hasta el final). Un estado inseguro es, naturalmente, un estado que no es seguro. El algoritmo del banquero usa una tabla de recursos para saber cuántos recursos tiene de todo tipo. También requiere que los procesos informen del máximo de recursos que va a usar de cada tipo. Cuando un proceso pide un recurso, el algoritmo verifica si asignándole ese recurso todavía le quedan otros del mismo tipo para que alguno de los procesos en el sistema todavía se le pueda dar hasta su máximo. Si la respuesta es afirmativa, el sistema se dice que está en 'estado seguro' y se otorga el recurso. Si la respuesta es negativa, se dice que el sistema está en estado inseguro y se hace esperar a ese proceso. Los algoritmos siguientes muestran una versión abstracta de la logica de predicción del interbloqueo. Con el estado del sistema definido por la estructura de datos estado, solicitud [*] es un vector que define los recursos pedidos por el proceso i. En primer lugar, se hace una comprobación para asegurar que la solicitud no excede la demanda inicial del proceso. Si la solicitud es válida, el paso siguiente es determinar si es posible satisfacer la solicitud, esto es, si hay suficientes recursos disponibles. Si no es posible, el proceso se suspende. Si es posible, el paso final es determinar si es seguro satisfacer la solicitud. Para hacer esto, se prueba a asignar los recursos al proceso i desde nuevo_estado. Después, se realiza un test d seguridad usando el algoritmo del banquero.

CUESTIONARIO

CUESTIONARIO


1.QUE ES UN PREOCESO?
Instrucción que ejecuta un microprocesador.


2.QUE ES UNA CONCURRENCIA?
Es la ejecución de dos o mas procesos ejecutados al mismo tiempo.


3.CUALES SON LOS ESTADOS DE LOS PRECESOS?
Inicia
Espera
Ejecución
Bloqueado
Terminado


4.QUE ES LA BANDERA Y EN DONDE SE APLICA?
Es la que indica si el proceso se ejecuta o se tiene que esperar y se aplica cuando el sistema esta trabajando.


5.QUE DIFERENCIA EXISTE ENTRE SEMAFORO Y MONITOR?
EL semáforo se encarga de regular los procesos y el monitor te indica los errores.


6.INVESTIGUE DENTRO DE LINUX Y DE WINDOWS COMO MATAR UN PROCESO?
En Windows Ctrl + Supr = Proceso a eliminar.



7.ENQUE CONSISTE LA TECNICA DE INTERBLOQUEO?
En verificar cuando hay trafico de procesos y no se ejecuta ninguno.


8.CUALES SON LAS CONDICIONES PARA PRODUCIR UN INTERBLOQUEO?
*Condición de exclusión mutua
*Condición de procesos y espera
*Condición de aplicación
*Condición de espera circular


9.DEFINE LOS CONCEPTOS DE:
a) SINCRONIZACION
Simultanea de dos procesos de ejecución.
b) EXCLUCION MUTUA
Comunicación requerida entre uno o mas procesos.
c) SEMAFORO
Soluciona los problemas de procesos concurrentes de manera fiable.

10.CUALES SON LOS 5 ESTADOSDE LOS PROCESOS Y SUS SIMILITUDES?

DIFERENCIA
Inicia Listo
Espera Suspendido
Ejecucion Bloqueado
Bloqueado Bloquear y Suspendido
Terminado Listo y Suspendido