Practica 9 - Algoritmos Paralelos

PRACTICA 09 DE EXCLUSIÓN MUTUA

Definición del Problema Exclusión Mutua. Necesidad de asegurar que un único proceso acceda a un conjunto de i nstrucciones que acceden un recurso compartido. Este conjunto de instruccio nes se denominará Sección Crítica.

¿ En que consiste el problema? Si dos dos procesos P1 y P2 utilizan una varia ble compar tida X, si ambos desean realizar alguna actualización de ésta en alguna parte de su código, tendríamos: Process P1 Process P2 ... ...

X := X+1

Sección Crítica

X:=X+1

... ... Si ambos ejecuta n esa instrucción a la vez, podría oc urrir el escenario:

Solución general Sección – Sección – Crítica Características • Asegurar la Exclusión Mutua • Permitir que losprocesos accedan al recurso cuando este libre • Asegurar que procesos fuera de la sección críticaimpidan el acceso de otros • Preservarque todos los procesos hagan uso del recurso e n un tiempo limitado • No hacersuposiciones de tiempo • Tenerpresente el indeterminismo

Problemas asociados • Falta de Exclusión • Interbloqueo (deadlock). Acceden a la SC pero ninguno progresa • Espera indefinida (livelock). Ninguno Accede a al SC • Postergación indefinida (starvation/liveness/fairness)

PRESENTAR PARA EL INFORME: Aplicando al caso de estudio del auditor banquero

Implementar intentos de exclusión mutua c on variables compartidas siguientes: 

Primer intento: alternancia



Segundo intento: falta de exclusión



Tercer intento: interbloqueo



Cuarto intento: espera indefinida

Implementar los algoritmos con variables compartidas siguientes: 

Dekker, Peterson, Lamport, Dijkstra

ALGORITMO DE DEKKER PROGRAM Dekker; (* Sol ución para 2 pr ocesos al problema de la exclusión mutua *) VAR turno: integer; p1quiere, p 2quiere : boolean; PROCESS P1; BEGIN ... p1quiere := true; WHILE p2quiere DO BEGIN p1quiere := false; WHILE turno = 2 DO null; p1quiere := true END; turn o := 2; p1quiere := false ... END; (* P1 *)

PROCESS P 2; BEGIN ... p2quiere := true ; WHILE p1quiere DO BEGIN p2quiere := false; WHILE turno = 1 DO null; p2quiere := true END; turno := 1; p2quiere := false ... END; (* P2 *)

BEGIN turno := 1; p1quiere:=false; p2quiere:=false; COBEGIN P1;P2 COEND; END.

ALGORITMO DE PERTERSON PROGRAM Peterson; (* solucón para dosprocesos a l problemade la exc lusión mutua *) VAR turn o : integer; band1, band2: boolean; PROCESS P1 ; BEGIN ... (* anuncia el intento de entrar *) band1:= true; (* le da prioridad a lotro proceso *) turno:= 2; while band2 and (turno = 2) do null; band1:= false ... END; BEGIN turno := 1; band1 := false; band2 := false; COBEGIN P1; P2 COEND; END.

PROCESS P 2; BEGIN ... (* anuncia el intento de en trar *) band2:= true ; turno:= 1; (* le da prioridad al otro proces o *) while band1 and (turno = 1) do null; band2:= false ... END;

ALGORITMO DE LAMPORT (I) PROGRAM Lamport; (* Alg oritmo para Exclusión Mutua n procesos *) CONST nprocs = 5; VAR boleto: ARRAY[1..nprocs] of INTE GER; eleccion: ARRAY[1..nprocs] of BOOLEAN; lp: INTEGER; PROCESS TYPE Proc(esteproc: INT EGER); VAR Idea otroproc: INT EGER; Cada proceso obtie neun número FUNCTION max: INTEGER; Necesidad VAR Ordenación de los procesos i, largo: INTEGER ; BEGIN Criter io de E lección largo := 0; Sean Pi e Pj con nºs A y B. FORi := 1 TO nprocs DO Si A < B à Pi IF boleto[i] > largo THEN Si A > B à Pj largo := boleto[i]; Si A=B; Si i boleto[j]) THEN favorec ido := false ELSE IF boleto[i] < boleto[j] THEN favoreci do := true ELSE favoreci do := (i < j) END; (* fav orecido *)

ALGORITMO DE LAMPORT (II) (* Continua ción de la d eclaració n del proceso *) BEGIN ... eleccion [esteproc] := true; bolet o[esteproc] := max; eleccion [esteproc] := false; FOR otroproc := 1 TO nprocs DO BEGIN WHILE eleccion[otroproc] DO null; WHILE favo reci do(otroproc , esteproc) DO nu ll; END; ; bolet o[esteproc] := 0 ... END; (* Proc*) VAR p: ARRAY[1..nprocs] OF Proc; BEGIN FOR lp := 1 TO nproc s DO BEGIN boleto[lp] := 0; eleccion [lp] := false; END; COBEGIN FOR lp := 1 TO nprocs DO p[lp](lp) COEND; END.

ALGORITMO DE DIJKSTRA PROGRAM Dijkstra; (* Algoritmo para la excl usión mutua n procesos *) CONST nprocs=3; VAR b, c: ARRAY[0..nprocs] of BOOLEAN; turno: INTEGER ; i, : INTEGER ; PROCEDURE lock (pnum: INTEGER) ; VAR ok: BOOLEAN; j: I NTEGER; BEGIN b[pnum] := false ; REPEAT WHILE turno <> pnum DO BEGIN c[pnum]:= true; IF b[ turno] THEN turno := pnum END; (* wh ile *) c[pnum] := false ; ok := true; FOR j := 0 TO nprocs DO IF j <> pnum THEN ok := ok and c[j] UNTIL ok END; (* lock *) PROCEDURE unl ock(pnum: INTEGER); BEGIN c[pnum] := tr ue; b[pnum] := tr ue; turno := 0 END; (* unlock *)

PROCESS TYPE t(n:INTEGER); BEGIN ... lock( n); ; unlock(n) ... END; (* t *) VAR p: ARRAY[0..nprocs] OF t; BEGIN FOR turno := 0 TO nprocs DO BEGIN b[turno] := true; c[turno] := true END; turno := 0; COBEGIN FOR i := 0 TO nprocs DO p[i](i) COEND; END.