INTERBLOQUEOS

Definiciones Previas

Cuando un proceso de un sistema de multiprogramación espera en balde a que se presente un evento específico, se dice que se encuentra en un estado de interbloqueo o bloqueo mutuo. Los procesos que pueden encontrase en esta situación pueden ser uno o varios.
En los sistemas de multiprogramación, compartir recursos es uno de los principales objetivos del sistema operativo. Cuando se comparten recursos entre una población de usuarios o procesos, cada uno de los cuales mantiene un control exclusivo sobre ciertos recursos asignados a él, es posible que se produzcan bloqueos mutuos que impedirán la terminación de algunos de los procesos del sistema.

Un problema Al fin: el aplazamiento indefinido

En cualquier sistema que mantenga los procesos en espera mientras se les asigna un recurso o se toman decisiones de planificación, la programación de un proceso puede postergarse indefinidamente mientras otro recibe la atención del sistema. Tal situación se conoce con varios nombres, entre los que se incluyen aplazamiento indefinido, bloqueo indefinido e inanición, y puede resultar tan peligrosa como el interbloqueo.

Casos de Interbloqueos

El caso más simple de interbloqueo sería el de un sólo proceso que espera la ocurrencia de un evento y, sin embargo, el sistema no incluye la posibilidad de señalar dicha ocurrencia. Es muy difícil detectar los bloqueos mutuos de esta naturaleza. La mayor parte de los bloqueos mutuos implican una competencia entre varios procesos por varios recursos.

Condiciones Necesarias para Producir un Interbloqueo

Coffman, Elphick y Shoshani establecen que deben darse las siguientes cuatro condiciones necesarias para que ocurra un bloqueo mutuo.

• Condición de exclusión mutua : los procesos exigen un control exclusivo de los recursos que necesitan.

• Condición de espera : los procesos mantienen la posesión de los recursos ya asignados a ellos mientras esperan recursos adicionales.

• Condición de no apropiación : los recursos no pueden arrebatarse a los procesos a los cuales están asignados hasta que termine su utilización.

• Condición de espera circular : existe una cadena circular de procesos en la que cada proceso tiene uno o más recursos que son requeridos por el siguiente proceso en la cadena.

Como dichas condiciones son necesarias para que se presente un interbloqueo, la existencia de un bloqueo mutuo implica que se han dado todas y cada una de las cuatro condiciones. Como se verá más adelante, tener en mente semejante observación será de gran ayuda para desarrollar esquemas que eviten los interbloqueos.

Estrategias para Resolver Interbloqueos

Los resultados de la investigación sobre el bloqueo mutuo han sido satisfactorios en cuanto a que se han encontrado métodos limpios y rápidos para manejar la mayoría de los problemas más comunes. Existen cuatro áreas de interés relacionadas con los interbloqueos que pueden resumirse como prevención, técnicas para evitarlos, detección y recuperación de los mismos.

Prevención de Interbloqueos

La estrategia empleada con más frecuencia por los diseñadores para tratar el bloqueo mutuo es la prevención. En esta sección se examinan los métodos de prevención, junto con los efectos que tienen sobre los usuarios y los sistemas, sobre todo desde la perspectiva del rendimiento. Havender llegó a la conclusión de que si falta alguna de las cuatro condiciones necesarias no puede haber un interbloqueo. Este autor sugiere las siguientes estrategias para negar varias de esas condiciones :

• Cada proceso deberá pedir todos sus recursos al mismo tiempo y no podrá seguir la ejecución hasta haberlos recibido todos.

• Si a un proceso que tiene recursos se le niegan los demás, ese proceso deberá liberar sus recursos y, en caso necesario, pedirlos de nuevo junto con los recursos adicionales.

• Se impondrá un ordenamiento lineal de los tipos de recursos en todos los procesos ; es decir, si a un proceso le han sido asignados recursos de un tipo específico, en lo sucesivo sólo podrá pedir aquellos recursos que siguen en el ordenamiento.

Evitación de Interbloqueos

Aún presentándose las condiciones para un interbloqueo, todavía es posible evitarlo mediante una asignación cuidadosa de los recursos. Tal vez el algoritmo más famoso para evitar el interbloqueo sea el algoritmo del banquero de Dijkstra, cuyo interesante nombre se debe a que atañe a un banquero que otorga préstamos y recibe pagos a partir de una determinada fuente de capital.

Detección y Recuperación de Interbloqueos

La detección del bloqueo mutuo es el proceso de determinar si realmente existe un interbloqueo e identificar los procesos y recursos implicados en él. Los algoritmos de detección determinan por lo general si existe una espera circular.
El empleo de algoritmos de detección del interbloqueo implica cierto gasto extra durante la ejecución. Así pues, se presenta de nuevo la cuestión de costeabilidad, tan habitual en los sistemas operativos, ¿el gasto extra debido a los algoritmos de detección del bloqueo mutuo se justifica con los ahorros potenciales debidos a la localización y solución de los interbloqueos?

MEMORIA

La administración de memoria se refiere a los distintos métodos y operaciones que se encargan de obtener la máxima utilidad de la memoria, organizando los procesos y programas que se ejecutan de manera tal que se aproveche de la mejor manera posible el espacio disponible.

Para poder lograrlo, la operación principal que realiza es la de trasladar la información que deberá ser ejecutada por el procesador, a la memoria principal. Actualmente esta administración se conoce como Memoria Virtual ya que no es la memoria física del procesador sino una memoria virtual que la representa. Entre algunas ventajas, esta memoria permite que el sistema cuente con una memoria más extensa teniendo la misma memoria real, con lo que esta se puede utilizar de manera más eficiente. Y por supuesto, que los programas que son utilizados no ocupen lugar innecesario.

Las técnicas que existen para la carga de programas en la memoria son: partición fija, que es la división de la memoria libre en varias partes (de igual o distinto tamaño) y la partición dinámica, que son las particiones de la memoria en tamaños que pueden ser variables, según la cantidad de memoria que necesita cada proceso.

Entre las principales operaciones que desarrolla la administración de memoria se encuentran la reubicación, que consiste en trasladar procesos activos dentro y fuera e la memoria principal para maximizar la utilización del procesador; la protección, mecanismos que protegen los procesos que se ejecutan de interferencias de otros procesos; uso compartido de códigos y datos, con lo que el mecanismo de protección permite que ciertos procesos de un mismo programa que comparten una tarea tengan memoria en común.