Trong các mô hình ánh xạ user thread vào kernel thread, mô hình nào chỉ xảy ra tranh chấp CPU tại các kernel threads?

Câu hỏi này kiểm tra kiến thức về các giải thuật điều phối CPU, đặc biệt là giải thuật điều phối đa hàng đợi (Multilevel Queue Scheduling).

* Fixed priority scheduling (A): Trong giải thuật này, mỗi hàng đợi được gán một mức độ ưu tiên cố định. CPU sẽ thực hiện các process trong hàng đợi có độ ưu tiên cao nhất trước, sau đó mới đến các hàng đợi có độ ưu tiên thấp hơn. Điều này phù hợp với yêu cầu của bài toán, khi các process hiển thị trên màn hình (Foreground queue) cần được ưu tiên hơn các process chạy nền (Background queue).

* Priority scheduling (B): Giải thuật này gán độ ưu tiên cho từng process riêng lẻ, không phân biệt hàng đợi. Mặc dù có thể sử dụng Priority scheduling để ưu tiên các process hiển thị trên màn hình, nhưng nó không tận dụng được cấu trúc hàng đợi đã được phân chia, và có thể dẫn đến việc một process chạy nền có độ ưu tiên cao hơn một process hiển thị trên màn hình, gây ra trải nghiệm không tốt cho người dùng.

* Time slice scheduling (C): Giải thuật này chia CPU thành các khoảng thời gian nhỏ (time slice) và cấp phát cho mỗi process một khoảng thời gian. Nó phù hợp cho các hệ thống chia sẻ thời gian, nhưng không đảm bảo được việc ưu tiên các process hiển thị trên màn hình.

* Round Robin scheduling (D): Tương tự như Time slice scheduling, Round Robin scheduling cũng chia CPU thành các khoảng thời gian và cấp phát cho mỗi process một khoảng thời gian theo vòng tròn. Nó không phù hợp cho việc ưu tiên các process hiển thị trên màn hình.

Như vậy, giải thuật Fixed priority scheduling là phù hợp nhất trong trường hợp này, vì nó cho phép hệ điều hành ưu tiên các process hiển thị trên màn hình hơn các process chạy nền, đảm bảo trải nghiệm tốt cho người dùng.

Giải thuật điều phối đa hàng đợi (Multilevel Queue Scheduling) chia hàng đợi ready thành nhiều hàng đợi con, mỗi hàng đợi con có thể có chính sách điều phối riêng. Trong trường hợp này, hệ điều hành cần một cơ chế để xác định độ ưu tiên giữa các hàng đợi.

* A. Fixed priority scheduling: Giải thuật này gán một độ ưu tiên cố định cho mỗi hàng đợi. Các process trong hàng đợi có độ ưu tiên cao hơn sẽ được phục vụ trước. Đây là một lựa chọn hợp lý vì nó cho phép hệ điều hành ưu tiên các loại process khác nhau (ví dụ: process hệ thống, process tương tác, process batch).

* B. Priority scheduling: Giải thuật này gán độ ưu tiên cho từng process riêng lẻ, không phải cho cả hàng đợi. Do đó, nó không phù hợp với tình huống có nhiều hàng đợi con.

* C. Time slice scheduling và D. Round Robin scheduling: Đây là các giải thuật chia sẻ thời gian, thường được sử dụng để điều phối các process trong cùng một hàng đợi, không phải để điều phối giữa các hàng đợi khác nhau.

Do đó, đáp án A là phù hợp nhất.

Deadlock (tắc nghẽn) xảy ra khi hai hoặc nhiều tiến trình bị chặn vô thời hạn, chờ đợi lẫn nhau để giải phóng các tài nguyên mà tiến trình khác đang giữ. Điều này dẫn đến một vòng tròn chờ đợi, không có tiến trình nào có thể tiếp tục thực hiện.

* A. Hệ thống bị thiếu bộ nhớ: Thiếu bộ nhớ có thể gây ra các vấn đề về hiệu suất, nhưng không trực tiếp gây ra deadlock. Nó có thể làm tăng khả năng xảy ra deadlock, nhưng không phải là nguyên nhân chính.
* B. Nhiều tiến trình chờ một tài nguyên: Đây là một điều kiện cần thiết cho deadlock. Nếu nhiều tiến trình cùng chờ một tài nguyên đang bị giữ bởi một tiến trình khác, thì có khả năng deadlock xảy ra.
* C. Tiến trình chờ tài nguyên lâu vô tận: Đây là một biểu hiện của deadlock, không phải là nguyên nhân trực tiếp. Deadlock gây ra việc chờ đợi vô tận.
* D. Số tài nguyên nhỏ hơn số tiến trình: Đây là một điều kiện có thể dẫn đến deadlock. Nếu có ít tài nguyên hơn so với số lượng tiến trình cần, thì các tiến trình có thể phải chờ đợi tài nguyên, làm tăng khả năng deadlock.

Trong các phương án trên, phương án D mô tả điều kiện gần nhất dẫn đến deadlock. Khi số lượng tài nguyên nhỏ hơn số lượng tiến trình, các tiến trình cạnh tranh để giành tài nguyên, và nếu việc cấp phát tài nguyên không được quản lý cẩn thận, có thể dẫn đến tình trạng deadlock. Tuy nhiên, phương án B cũng là một yếu tố quan trọng, vì deadlock thường xảy ra khi nhiều tiến trình chờ đợi lẫn nhau để có được một tài nguyên cụ thể.

Tuy nhiên, phương án D mô tả đúng và đủ nhất điều kiện cần để deadlock xảy ra, là số tài nguyên không đủ để đáp ứng nhu cầu của tất cả các tiến trình, từ đó gây ra việc các tiến trình phải chờ đợi lẫn nhau.

Đồ thị cấp phát tài nguyên (Resource Allocation Graph - RAG) được sử dụng để mô tả trạng thái cấp phát tài nguyên trong hệ thống. Trong đồ thị RAG, một chu trình (cycle) biểu thị rằng có một tập hợp các tiến trình đang chờ đợi lẫn nhau để chiếm giữ tài nguyên, dẫn đến bế tắc (deadlock).

* Đáp án A (Loại trừ hỗ tương): Loại trừ hỗ tương là một trong bốn điều kiện cần để xảy ra bế tắc, nhưng đồ thị RAG không trực tiếp biểu diễn điều kiện này.
* Đáp án B (Giữ và chờ): Giữ và chờ cũng là một điều kiện cần cho bế tắc, nhưng không được biểu diễn trực tiếp bằng đồ thị RAG.
* Đáp án C (Không cho trưng dụng tài nguyên): Đây cũng là một điều kiện cần của bế tắc, nhưng không được thể hiện trực tiếp qua đồ thị tài nguyên.
* Đáp án D (Tồn tại chu trình): Sự tồn tại của chu trình trong đồ thị cấp phát tài nguyên chỉ ra rằng có một nhóm các tiến trình đang giữ các tài nguyên mà các tiến trình khác trong nhóm cần, và ngược lại, tạo thành một vòng chờ đợi lẫn nhau. Đây chính là điều kiện để có thể xảy ra bế tắc.