เหตุใดสถานะที่ไม่ปลอดภัยจึงไม่ทำให้เกิดการหยุดชะงัก

ฉันอ่านระบบปฏิบัติการโดย Galvin และพบว่าบรรทัดด้านล่าง

ไม่ใช่ว่ารัฐที่ไม่ปลอดภัยทั้งหมดล้วน แต่มีการหยุดชะงัก สถานะที่ไม่ปลอดภัยอาจนำไปสู่การหยุดชะงัก

ใครช่วยกรุณาอธิบายว่าdeadlock! =รัฐไม่ปลอดภัยได้อย่างไร ฉันยังจับบรรทัดเดียวกันตรงนี้ด้วย

หากไม่มีลำดับที่ปลอดภัยแสดงว่าระบบอยู่ในสถานะไม่ปลอดภัยซึ่งอาจนำไปสู่การหยุดชะงัก (สถานะที่ปลอดภัยทั้งหมดปราศจากการหยุดชะงัก แต่ไม่ใช่ทุกรัฐที่ไม่ปลอดภัยจะนำไปสู่การหยุดชะงัก)

หยุดชะงักหมายถึงบางสิ่งบางอย่างที่เฉพาะเจาะจง: มีสอง (หรือมากกว่า) กระบวนการที่มีอยู่ในปัจจุบันบล็อกรอให้กันและกัน

ในสถานะที่ไม่ปลอดภัยคุณสามารถอยู่ในสถานการณ์ที่อาจมีการหยุดชะงักในอนาคต แต่ก็ยังไม่ได้เกิดขึ้นเพราะกระบวนการอย่างใดอย่างหนึ่งหรือทั้งสองกระบวนการยังไม่ได้เริ่มรอ

ลองพิจารณาตัวอย่างต่อไปนี้:

Process A                  Process B
lock X                     lock Y           # state is "unsafe"
                           unlock Y
lock Y                                      # state is back to "safe" (no deadlock this time.  We got lucky.)

มีตัวอย่างที่น่าสนใจมากขึ้นในหัวข้อ 7.5.1 ของลิงก์ที่คุณให้ :

พิจารณาระบบที่มี 12 เทปไดร์ฟด้วย:

Process       Max Need       Current
P0:             10              5
P2:              9              3

นี่คือสถานะที่ไม่ปลอดภัย แต่เราไม่ได้อยู่ในการหยุดชะงัก มีเพียง 4 ไดรฟ์ฟรีดังนั้นสำหรับตัวอย่างเช่นถ้า P0 ไม่คำขอเพิ่มอีก 5 และ P2 ไม่ขอเพิ่มอีก 1 เราจะหยุดชะงัก แต่มันยังไม่เกิดขึ้น และ P0 อาจไม่ขอไดรฟ์อีกต่อไป แต่อาจเพิ่มไดรฟ์ที่มีอยู่แล้ว นี่Max needเป็นเรื่องของการประหารชีวิตที่เป็นไปได้ทั้งหมดของโปรแกรมและนี่อาจไม่ใช่การประหารชีวิตครั้งหนึ่งที่เราต้องการไดรฟ์ทั้ง 10 ตัวใน P0

เพื่ออธิบายสิ่งที่ Wandering Logic พูด

บอกว่าฉันมีสองกระทู้ที่ทั้งสองต้องการเข้าถึง X และ Y และไม่มีการซิงโครไนซ์และไม่มีกลไกในการแก้ไขการหยุดชะงัก สิ่งนี้ไม่ปลอดภัยเนื่องจากบุคคลหนึ่งสามารถล็อค X และ Y อื่น ๆ จากนั้นจึงไม่สามารถดำเนินการต่อได้ แต่มันไม่รับประกัน

Thread 1                    Thread 2
Lock X                      
Lock Y
OS Interrupts Thread 1 and passes control to Thread 2
                            Unable to lock needed resources.
OS Interrupts Thread 2 and passes control to Thread 1
Unlock X                    
Unlock Y                    
                            Lock Y
                            Lock X
 ....

สถานการณ์นี้ไม่ได้จบลงด้วยการหยุดชะงัก แต่อาจมี เนื่องจากวิธีการทำงานเธรดจึงไม่มีชุดการไหล ระบบปฏิบัติการควบคุมเธรดและดังนั้นจึงอาจเกิดสิ่งต่อไปนี้:

Thread 1                    Thread 2
Lock X        
OS Interrupts Thread 1 and passes control to Thread 2
                            Lock Y              
DEADLOCK Thread 1 needs Y, Thread 2 needs X. Neither knows to back down and simply waits.

สถานะปลอดภัยไม่มีการหยุดชะงักฟรี แต่ถ้าคุณไม่สามารถปฏิบัติตามข้อกำหนดทั้งหมดเพื่อป้องกันการหยุดชะงักอาจเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่นถ้าสองเธรดอาจหยุดชะงักเมื่อพวกเขาเริ่มเธรด A จากนั้นเธรด B แต่เมื่อพวกเขาเริ่มตรงกันข้าม (B, A) พวกเขาจะทำงานได้ดี - ให้ฉันสมมติว่า B คือ nicer;) สถานะของระบบไม่ปลอดภัย แต่ด้วยโชคเริ่มต้นลำดับมันจะทำงาน ไม่มีการหยุดชะงัก แต่เป็นไปได้ หากคุณซิงโครไนซ์พวกเขาด้วยมือ - เริ่มต้นในลำดับที่ดี - มันเป็นอันตราย - ด้วยเหตุผลบางอย่างที่พวกเขาอาจไม่ถูกไล่ออกตามที่คุณต้องการ - ระบบยังคงไม่ปลอดภัย (เพราะอาจถึงตายได้) แต่มีโอกาสน้อยมาก ในกรณีที่มีเหตุการณ์ภายนอกบางอย่างเช่นการแช่แข็งเธรดหรือการอินเตอร์รัปต์หลังจากดำเนินการต่อมันจะล้มเหลว

คุณต้องตระหนัก - สถานะที่ปลอดภัยเป็นเงื่อนไขที่เพียงพอเพื่อหลีกเลี่ยงการหยุดชะงัก แต่ไม่ปลอดภัยเป็นเงื่อนไขที่จำเป็นเท่านั้น ตอนนี้มันยากที่จะเขียนโค้ดออกจากหัว แต่ฉันสามารถค้นหาบางอย่าง ฉันพบโค้ดใน Ada ที่มากกว่า 99/100 เท่ามันทำงานได้อย่างสมบูรณ์เป็นเวลาหลายสัปดาห์ (และหยุดทำงานเนื่องจากเซิร์ฟเวอร์รีสตาร์ทไม่ใช่การหยุดชะงัก) แต่นาน ๆ ครั้งมันก็หยุดทำงานหลังจากผ่านไปหลายวินาทีในสภาวะการหยุดชะงัก

ให้ฉันเพิ่มตัวอย่างง่ายๆโดยการเปรียบเทียบกับการหาร: ถ้าฟังก์ชันของคุณหาร c / d และส่งกลับผลลัพธ์โดยไม่ตรวจสอบว่า d เท่ากับ 0 อาจมีการหารด้วยศูนย์ข้อผิดพลาดดังนั้นรหัสไม่ปลอดภัย (ตั้งใจตั้งชื่อเดียวกัน) แต่จนถึง คุณทำสิ่งนั้นทุกอย่างดี แต่หลังจากการวิเคราะห์เชิงทฤษฎีไม่ปลอดภัยและอาจตกอยู่ในพฤติกรรมที่ไม่ได้กำหนดไม่ได้จัดการอย่างเหมาะสม

นี่คือความเข้าใจของฉันในเรื่องนี้ (โปรดแก้ไขให้ฉันถ้าฉันผิด): (A) ถ้าการหยุดชะงักหมายความว่ามีรอบ (หนึ่งในเงื่อนไขที่จำเป็น) (B) รอบเป็นเงื่อนไขบังคับสำหรับการหยุดชะงัก (ทั้งเดี่ยวและหลาย ทรัพยากรอินสแตนซ์)

ดังนั้นเราสามารถพิสูจน์ได้ในขณะนี้ว่ามีวัฏจักรอยู่ซึ่งอาจไม่นำไปสู่การหยุดชะงัก คุณสามารถดูได้ที่นี่วัฏจักรที่มีอยู่หมายถึงพบสถานะที่ไม่ปลอดภัย แต่สิ่งนี้อาจไม่นำไปสู่การหยุดชะงักเนื่องจากทรัพยากร R2 วนรอบทันทีที่กระบวนการ P3 เสร็จสิ้นและเผยแพร่ (โปรดจำไว้ว่า P3 ไม่มีการพึ่งพาหรือรอทรัพยากรอื่น ๆ )

สถานะที่ไม่ปลอดภัยเล็กน้อย: เธรด 1 ใช้ล็อก A จากนั้นล็อก B จากนั้นปลดล็อคทั้งสอง เธรด 2 ใช้การล็อก B จากนั้นล็อก A จากนั้นปลดล็อกทั้งสอง

นี้จะนำไปสู่การหยุดชะงักถ้ากระทู้ 2 ใช้เวลาล็อค B เพียงแค่ระหว่างกระทู้ 1 สละล็อค A และพยายามที่จะใช้ล็อค B หรือด้าย 1 ใช้เวลาล็อคเพียงระหว่าง 2 กระทู้สละล็อค B และพยายามที่จะใช้ล็อค A.

ถ้าเธรด 1 และเธรด 2 ทำแบบสุ่มหนึ่งครั้งต่อชั่วโมงและมีระยะห่างไมโครวินาทีซึ่งจะนำไปสู่การหยุดชะงัก สิ่งนี้สามารถใช้เวลานานในมือของลูกค้าจนในที่สุดคุณจะได้รับการหยุดชะงักโดยบังเอิญ

เดินข้ามถนนโดยที่คุณหลับตา มันไม่ปลอดภัย แต่คุณไม่เคยถูกฆ่า