Sistemas Concurrentes: el problema de la seccin crtica

1
Sistemas Concurrentesel problema de la sección
crítica

• I.T. Informática de Sistemas

2
Bibliografía

• Programación Concurrente
• J. Palma, C. Garrido, F. Sánchez, A. Quesada,
  2003
• Capítulo 3
• Principles of Concurrent and Distributed
  Programming
• M. Ben-Ari. Prentice Hall, 1990
• Capítulo 3
• Sistemas Operativos
• A. Silberschatz, P. Galvin. Addison-Wesley, 1999
• Capítulo 6

3
Modelo del sistema

• N procesos intentan acceder a un recurso
  compartido en un bucle infinito
• loop
• Sección_No_Crítica
• Pre_Protocolo
• Sección_Crítica
• Post_Protocolo
• end loop
• Nunca puede haber más de un proceso en la sección
  crítica (exclusión mutua)
• Los pre y post protocolos serán algoritmos para
  garantizar que se cumple la exclusión mutua

4
Requisitos de la solución, según Ben-Ari

• Siempre se debe cumplir la exclusión mutua.
• Un proceso puede detenerse en su sección no
  crítica, sin que afecte a los demás procesos.
• No pueden aparecer interbloqueos.
• No puede haber inanición si un proceso declara
  entrar en s.c., terminará entrando.
• Progreso si no hay contención si un solo proceso
  quiere entrar en s.c., debe poder entrar sin más.

5
Requisitos de la solución, según Peterson

• Exclusión mutua
• Progreso si ningún proceso está en sección
  crítica y hay procesos que desean entrar en su
  s.c., sólo estos últimos participarán en la
  decisión y ésta se tomará en un tiempo finito.
• Espera limitada hay un límite para el número de
  veces que otros procesos pueden adelantarse a un
  proceso que quiere entrar en s.c.

6
Primer intento variable turno
turno integer range 1..2 1

• loop
• SNC1
• loop
• exit when turno1
• end loop
• SC1
• turno2
• end loop

• loop
• SNC2
• loop
• exit when turno2 end loop
• SC2
• turno1
• end loop

7
Discusión del primer intento

• Garantiza exclusión mutua?
• Está libre de interbloqueo?
• Está libre de inanición?
• Garantiza el progreso si no hay contención?

8
Segundo intento avisadores
libre1,libre2 boolean true

• loop
• SNC1
• loop
• exit when libre2
• end loop
• libre1false
• SC1
• libre1true
• end loop

• loop
• SNC2
• loop
• exit when libre1
• end loop
• libre2false
• SC2
• libre2true
• end loop

9
Demostración de la exclusión mutua

• libre1false ? at(c1) V at(d1) V at(e1)
• libre2false ? at(c2) V at(d2) V at(e2)
• (at(d1) ? at(d2))

10
Tercer intento
libre1,libre2 boolean true

• loop
• SNC1
• libre1false
• loop
• exit when libre2
• end loop
• SC1
• libre1true
• end loop

• loop
• SNC2
• libre2false
• loop
• exit when libre1
• end loop
• SC2
• libre2true
• end loop

11
Solución de Peterson
libre1,libre2 boolean true turno
integer range 1..2 1

• loop
• SNC1
• libre1false
• turno 2
• loop
• exit when libre2 or
• turno1
• end loop
• SC1
• libre1true
• end loop

• loop
• SNC2
• libre2false
• turno 1
• loop
• exit when libre1 or
• turno2
• end loop
• SC2
• libre2true
• end loop

12
Soluciones hardwareinstrucciones atómicas

• Instrucciones atómicas test-and-set o SWAP.
• Permiten evaluar y asignar un valor a una
  variable de forma atómica.
• test-and-set(B) Pone B a true y devuelve el
  antiguo valor de B.
• SWAP(A,B) Intercambia los valores de A y B.
• Si disponemos de estas instrucciones, se
  simplifica muchísimo la solución a la sección
  crítica.

13
Soluciones con instrucciones atómicas

• loop
• SNC1
• loop
• exit when
• Test_and_Set(llave)false
• end loop
• SC1
• llavefalse
• end loop

loop SNC1 llavetrue loop
Swap(cerradura,llave) exit when
llavefalse end loop SC1
cerradurafalse end loop
Ojo, no garantizan espera limitada