Banker’s algorithm • “Safe state” – System state whereby we’re sure that all processes can be executed, in a certain order, one after the other, such that each will obtain all the resources it needs to complete its execution – By ensuring such a sequence exists after each allocation => we avoid deadlock • Banker’s data structure – max[p] = (m_1,m_2, …, m_k) = max resource requirements for process p – cur[p] = (c_1,c_2, …, c_k) = current resource allocation for process p – R = (r_1, r_2, …, r_k) = the current resource request (for some process p) – avail = (a_1, a_2, …., a_k) = currently available (free) resources (global) • Example – max[p] = (3,0,1), cur[p] = (3,0,0) – Note that max[p] >= cur[p] always holds /* compare by coordinates */ OS (234123) - deadlocks 36

Banker’s algorithm • Tentatively assume that request R was granted to process q – cur[q] += R // vector addition – avail -= R // vector subtraction • Check if “safe state” (= can satisfy all processes in some order) – initialize P to hold all non-terminated process – while( P isn’t empty ) { found = false for each p in P { // find one p that can be satisfied if( max[p] – cur[p] <= avail ) // p’s biggest request avail += cur[p] // pretend p terminates P -= {p} found = true } if( ! found ) return FAILURE } return SUCCESS OS (234123) - deadlocks 37

Summary: ways to deal with deadlocks rpt 1. Deadlock “prevention” – Violate one of the 4 conditions necessary for deadlock – Deadlock can’t happen – E.g., by ordering resources & acquiring from smallest to biggest 2. Deadlock “avoidance” – Banker’s algorithm – Requires full knowledge about available & requested resources – System stays away from deadlocks by being careful on a per resource-allocation decision basis 3. Deadlock “detection & recovery” – Allow system to enter deadlock state, but put in place mechanisms that can detect, and then recover from this situation – Typically refer to the algorithmic resource-graph problem OS (234123) - deadlocks 41

FD (file descriptors)כל פעולות קלט/פלט של תהליך בלינוקס מבוצעות דרך "קבצים":קבצים "רגילים" לאחסון מידע (/usr/file.txt) נמצאים בדיסק.התקני חומרה גם כן מיוצגים כקבצים, אבל נמצאים בזיכרון.למשל, העכברים המחוברים למחשב מיוצגים כ- /dev/input/mouseN .גם ערוצי תקשורת כמו pipes מיוצגים ע"י קבצים שנמצאים בזיכרון.הקשר בין תהליך לבין קובץ שהוא ניגש אליו נשמר, ברמת המשתמש, ע"י מספר שלם שנקרא file descriptor (FD).לדוגמה: קריאת המערכת open() מחזירה FD.המשתמש מעביר את ה-FD לקריאות מערכת כמו read(), write() כדי לקרוא ולכתוב לקובץ.מערכות הפעלה - תרגול 320

שחרור file objectשאלה: מי מבצע את שחרור הזיכרון של file object? מתי ניתן לשחררו? ייתכנו מצבים בהם תהליכים שונים מצביעים לאותו file object, לכן שחרור ה-file object יכול להתבצע רק לאחר ביצוע close() מכל התהליכים החולקים את אותו ה-file object. זכרו של-file object יש מונה (f_count) הסופר את כמות התהליכים המצביעים עליו בכל רגע נתון. המונה קטן באחד עם כל פעולת close() על האובייקט. כאשר המונה מתאפס, ה-file object ישוחרר.מערכות הפעלה - תרגול 342

יצירת חוט חדשפרמטרים:thread – מצביע למקום בו יאוחסן מזהה החוט החדש במקרה של סיום הפונקציה בהצלחה.attr – מאפיינים המתארים את תכונות החוט החדש, כגון האם החוט הוא חוט גרעין או חוט משתמש, האם ניתן לבצע לו join, כלומר להמתין לסיומו, וכו'. בד"כ נספק ערך NULL המציין חוט ברירת המחדל של המערכת, שניתן להמתין לסיומו.void* (*start_routine)(void*) מצביע לפונקציה שתהווה את קוד החוט. הערך המוחזר מפונקציה זו במקרה של סיומה הטבעי הינו ערך הסיום של החוט.arg – פרמטר שיסופק לפונקציה עם הפעלתה.מערכות הפעלה - תרגול 714

משתנה תנאי (condition variable)משתנה תנאי הוא אובייקט סנכרון המאפשר לחוט לצאת להמתנה בתוך קטע קריטי.כלומר, לפנות את המעבד ולצאת לתור המתנה.ההמתנה תתבצע עד לקיום תנאי כלשהו.ההמתנה מאפשרת לאכוף סדר בביצוע של החוטים. שימוש תכנותי נכון במשתני תנאי מחייב להגדיר גם:משתנה מצב – החוט עובר להמתנה או חוזר מהמתנה בהתאם לערכו של משתנה המצב.מנעול mutex – מבטיח לנו אטומיות והגנה על הקטע הקריטי.מערכות הפעלה - תרגול 86

סכימה כללית למשתני תנאיcond_t c; // should be initializedmutex_t m; // should be initializedint state_var = 0;החוט הממתין לאירוע יקרא ל:while (!condition_holds(state_var)) cond_wait(&c, &m);החוט שמסמן לחוטים הממתינים להמשיך יקרא ל:if (condition_holds(state_var)) cond_signal(&c);מערכות הפעלה - תרגול 87מדוע cond_wait() מקבלתגם את המנעול?

המתנה על משתני תנאיint pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);פעולה: משחררת את המנעול ומעבירה את החוט להמתין על משתנה התנאי באופן אטומי (ראינו קודם מדוע זה הכרחי).החוט הממתין חייב להחזיק במנעול mutex לפני הקריאה.בחזרה מהמתנה על משתנה התנאי, החוט עובר להמתין על המנעול. החוט יחזור מהקריאה ל-pthread_cond_wait() רק לאחר שינעל מחדש את ה-mutex.ערך מוחזר: הפעולה תמיד מצליחה ומחזירה 0.11מערכות הפעלה - תרגול 8