Deadlock مقابل Starvation في نظام التشغيل OS: الفرق والمقارنة

يعتبر الكمبيوتر أحد أكثر الاختراعات نجاحًا للبشرية وقد نجح في خدمتنا بتجارب خالية من المتاعب أثناء إكمال مهام معينة. لقد أوجد مساحة مجدية لنا من خلال مساعدتنا على تحسين عملنا وحياتنا الاجتماعية.

عندما نقوم بتنفيذ مهام معينة على أجهزة الكمبيوتر ، يجب أن تحدث بعض المشكلات بسبب بعض المشكلات الفنية. اثنان من هذه الصعوبات هما 1. Deadlock ، و 2. الجوع في نظام التشغيل OS.

الوجبات السريعة الرئيسية

1. يحدث الجمود عندما تنتظر عمليتان أو أكثر بعضهما البعض لتحرير الموارد ، مما يؤدي إلى حالة الجمود ، بينما التجويع هو عندما لا تتمكن العملية من الحصول على الموارد اللازمة للتنفيذ.
2. الجمود هو الموقف الذي يحدث بسبب التزامن غير السليم للموارد ، بينما يحدث التجويع عندما تكون العملية غير قادرة على الحصول على الموارد لأن العمليات الأخرى تحتجزها.
3. الجمود هو الموقف الذي لا يمكن فيه لأي عملية المضي قدمًا ، بينما في حالة الجوع ، قد تتمكن بعض العمليات من المضي قدمًا ، ولكن لن تتمكن العملية المتأثرة.

Deadlock مقابل Starvation في نظام التشغيل OS

الفرق بين حالة الجمود والتجويع في نظام التشغيل OS هو وقت حدوثها. يحدث Deadlock عندما تحتفظ العمليات بمورد وتنتظر الموارد الأخرى التي يتم الاحتفاظ بها في العملية. من ناحية أخرى ، يحدث التجويع في نظام التشغيل OS عندما يتم حظر العمليات ذات الأولوية المنخفضة ، ويتم تنفيذ العمليات ذات الأولوية العالية.

تُعرف الحالة التي يتم فيها احتجاز المورد المطلوب لتنفيذ عملية معينة بواسطة عملية انتظار أخرى باسم حالة توقف تام. ويشهد الجمود في المعالجة المتعددة، والأنظمة الموزعة، والحوسبة المتوازية.

في حالة الجمود ، يتم الفصل في الموارد المشتركة للعمليات من خلال أقفال الأجهزة والبرامج لتنفيذ مزامنة العملية. سبب حدوث الجمود في أنظمة الاتصالات هو فقدان أو تلف الإشارات.

يُعرف حدوث مشكلة عند حظر العمليات ذات الأولوية المنخفضة وتنفيذ العمليات ذات الأولوية العالية باسم التجويع في نظام التشغيل os.

يعد التجويع مشكلة كبيرة في خوارزمية جدولة الأولويات لأنه يسبب انتظارًا غير مؤكد للإجراءات ذات الأولوية المنخفضة. تحدث المجاعة أيضًا في الحوسبة المتزامنة.

تتضمن بعض أسباب الجوع أخطاء في الجدولة ، وتسرب الموارد وما إلى ذلك. ومثال على الجوع هو المهمة الثالثة في نظام تعدد المهام الذي ينتقل بين أول مهمتين ، ولا يتم تنفيذه مطلقًا أو يتضور جوعاً بسبب وقت وحدة المعالجة المركزية.

جدول المقارنة

معلمات المقارنة	مأزق في نظام التشغيل OS	الجوع في نظام التشغيل OS
معنى	تُعرف الحالة التي يتم فيها تعليق المورد المطلوب تنفيذ عملية معينة من خلال عملية انتظار أخرى باسم الجمود.	عندما يتم حظر العمليات ذات الأولوية المنخفضة ولا يُسمح بها ، يتم تنفيذ الموارد والعمليات ذات الأولوية العالية من خلال السماح للموارد يُعرف باسم التجويع في نظام التشغيل OS.
معروف أيضًا باسم	انتظر دائري	عاش لوك
الخدمات	يتم الاحتفاظ بالموارد من خلال عملية انتظار أخرى.	العمليات ذات الأولوية العالية تستخدم الموارد.
الأسباب	حدوث عدم استباق وانتظار دائري في وقت واحد ، واستبعاد متبادل ، وانتظار الانتظار.	أخطاء في الجدولة ، عدم وجود سيطرة على إدارة الموارد ، قيود في الموارد.
الوقاية	بدل الشفعة.	الشيخوخة.

ما هو Deadlock في نظام التشغيل OS؟

الحالة التي يتم فيها احتجاز مورد مطلوب لأداء عملية معينة بواسطة عملية انتظار أخرى تُعرف باسم الجمود. يُعرف الجمود باسم الانتظار الدائري.

كل من أنظمة المعالجة المتعددة والموزعة وأيضًا حالات الجمود لشهود الحوسبة المتوازية. لوحظ أيضًا في نظام الاتصالات.

حدوث الجمود بسبب أسباب مثل الحدوث المتزامن لعدم اتخاذ الإجراءات الوقائية والانتظار الدائري ، والاستبعاد المتبادل ، والتعليق والانتظار. إذا حدثت هذه الأشياء الأربعة في وقت واحد ، فسيحدث مأزق.

يحدث توقف في أنظمة الاتصالات بسبب فقدان أو تلف الإشارات.

المثال الأساسي لحالة توقف تام هو أن العملية 1 تستخدم المورد 2 من العملية 2 ولا تزال العملية 2 قيد التنفيذ. يمكن منع الجمود من خلال السماح بالشفعة، وذلك باستخدام الرسم البياني لتخصيص الموارد وما إلى ذلك.

يمكن أن تكون هذه الرسوم البيانية لتخصيص الموارد مفيدة أيضًا في اكتشاف حالة الجمود عند تنفيذ مهمة أو خوارزمية معينة.

تتعامل أنظمة التشغيل المختلفة مع حالة الجمود بشكل مختلف. تشمل الأساليب تجاه حالة الجمود تجاهل حالة الجمود والكشف والوقاية وما إلى ذلك.

توجد حالات توقف تام موزعة تحدث في الأنظمة الموزعة بسبب المعاملات الموزعة أو استخدام التحكم في التزامن. يتم تجنب المآزق الموزعة عن طريق صياغة رسم بياني عالمي لانتظار الانتظار أو عن طريق تنفيذ خوارزمية التوزيع.

ما هو الجوع في نظام التشغيل OS؟

حدوث مشكلة عندما يتم حظر العمليات ذات الأولوية المنخفضة ولا يُسمح بتنفيذ الموارد والعمليات ذات الأولوية العالية من خلال السماح بالموارد ، يُعرف باسم التجويع في نظام التشغيل OS.

يُعرف التجويع في نظام التشغيل أيضًا باسم Lived Lock.

الأسباب وراء حدوث الجوع في نظام التشغيل هي أخطاء في الجدولة ، وعدم التحكم في إدارة الموارد ، والقيود في الموارد.

المهمة الثالثة في نظام تعدد المهام الذي ينتقل بين أول مهمتين لا يتم تنفيذها مطلقًا أو يتم تجويعها لأن وقت وحدة المعالجة المركزية هو مثال بارز على الجوع.

تتم زيادة عمليات الأولوية في النظام التي تنتظر وقتًا طويلاً بشكل تدريجي. هذه العملية تسمى الشيخوخة. تعتبر عملية الشيخوخة أحد إجراءات الوقاية أو بالأحرى حل للجوع في نظام التشغيل.

بشكل عام ، في نظام الكمبيوتر المحمّل بشكل كبير ، تمنع العمليات ذات الأولوية العالية العمليات ذات الأولوية المنخفضة من الحصول على وحدة المعالجة المركزية.

يمكن منع المجاعة في نظام التشغيل بطرق أخرى ، مثل تجنب العمليات التي تسبب المجاعة ، مثل تجنب اختيار العمليات العشوائية لتخصيص الموارد. الخوارزمية التي لا يكون فيها الجوع ممكنًا تسمى خالية من الجوع أو خالية من القفل.

الاختلافات الرئيسية بين Deadlock و Starvation في نظام التشغيل OS

1. يحدث الجمود عندما تحتفظ العمليات بمورد وتنتظر موارد أخرى تحتفظ بها العملية من ناحية أخرى ، ويحدث الجوع في نظام التشغيل عندما يتم حظر العمليات ذات الأولوية المنخفضة ، ويتم تنفيذ العمليات ذات الأولوية العالية.
2. تشمل تدابير الوقاية من الجمود السماح بالوقاية وتجنب الاستبعاد المتبادل من ناحية أخرى ، ويمكن تجنب التجويع في نظام التشغيل من خلال تنفيذ عملية الشيخوخة.
3. تتنوع حالة الموارد في كلتا الحالتين. في حالة الجمود ، يتم الاحتفاظ بالموارد من خلال عمليات انتظار أخرى وفي حالة الجوع في نظام التشغيل ، يتم استخدام الموارد من خلال عمليات ذات أولوية عالية.
4. تشمل الحالة المتزايدة للمأزق حدوث أربع حالات متزامنة من ناحية أخرى ، تنشأ المجاعة لأسباب عديدة ، بما في ذلك سوء إدارة الموارد.
5. يختلف التراجع عن العمليات في كلتا الحالتين ، في حالة الجمود ، تنتظر كل من العمليات ذات الأولوية العالية والمنخفضة بعضها البعض ، ولا تتراجع أي من العمليات ، مما يؤدي إلى جعل العملية عملية لا نهائية ، من ناحية أخرى ، في المجاعة ، تراجع العمليات ذات الأولوية المنخفضة.
6. يمكن أن يحدث الجوع في نظام التشغيل بسبب الجمود ، ولكن لا يحدث الجمود بسبب الجوع.

مراجع حسابات

1. https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/800222.806755
2. https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/03081078908935036