Trong hệ thống tài nguyên có nhiều thực thể (instance), nếu đồ thị cấp phát tài nguyên RAG chứa chu trình thì hệ thống sẽ thế nào?

Câu hỏi này kiểm tra kiến thức về các điều kiện cần để xảy ra deadlock và các phương pháp ngăn chặn deadlock trong hệ điều hành. Một trong những phương pháp ngăn chặn deadlock là phá vỡ một trong bốn điều kiện cần để deadlock xảy ra. Bốn điều kiện đó là:

1. Loại trừ tương hỗ (Mutual exclusion): Tài nguyên chỉ có thể được sử dụng bởi một tiến trình tại một thời điểm.
2. Giữ và chờ tài nguyên (Hold and wait): Tiến trình đang giữ ít nhất một tài nguyên và đang chờ để có được các tài nguyên khác do các tiến trình khác giữ.
3. Không trưng dụng (No preemption): Tài nguyên chỉ có thể được giải phóng tự nguyện bởi tiến trình đang giữ nó, sau khi tiến trình đó hoàn thành nhiệm vụ của mình.
4. Chờ vòng tròn (Circular wait): Tập hợp các tiến trình {P0, P1, ..., Pn} đang chờ, trong đó P0 đang chờ một tài nguyên do P1 giữ, P1 đang chờ một tài nguyên do P2 giữ, ..., Pn-1 đang chờ một tài nguyên do Pn giữ, và Pn đang chờ một tài nguyên do P0 giữ.

Quy định "Nếu tiến trình đang giữ tài nguyên thì phải hoàn trả trước khi yêu cầu tài nguyên khác" nhằm mục đích ngăn chặn điều kiện "giữ và chờ tài nguyên" (Hold and Wait). Nếu một tiến trình buộc phải trả lại tài nguyên đang giữ trước khi yêu cầu tài nguyên mới, nó không thể đồng thời giữ tài nguyên và chờ tài nguyên khác, do đó phá vỡ điều kiện cần thiết cho deadlock.

Vì vậy, đáp án đúng là B.

Quy định tiến trình chỉ được yêu cầu tài nguyên theo thứ tự tăng dần giúp ngăn chặn điều kiện "Đợi xoay vòng". Điều kiện "Đợi xoay vòng" xảy ra khi có một chuỗi các tiến trình, mỗi tiến trình đang giữ một tài nguyên và chờ một tài nguyên mà tiến trình kế tiếp trong chuỗi đang giữ. Bằng cách yêu cầu tài nguyên theo thứ tự, ta phá vỡ cấu trúc vòng tròn này, do đó ngăn chặn được deadlock.

Các lựa chọn khác:

* Điều kiện Loại trừ: Liên quan đến việc tài nguyên chỉ được sử dụng độc quyền bởi một tiến trình tại một thời điểm. Thứ tự yêu cầu tài nguyên không trực tiếp ảnh hưởng đến điều này.
* Điều kiện Giữ và chờ cấp thêm tài nguyên: Xảy ra khi tiến trình giữ một tài nguyên và đồng thời chờ cấp thêm một tài nguyên khác. Thứ tự yêu cầu tài nguyên có thể gián tiếp ảnh hưởng, nhưng không phải là cơ chế ngăn chặn trực tiếp.
* Điều kiện Không trưng dụng tài nguyên: Liên quan đến việc tài nguyên chỉ có thể được giải phóng tự nguyện bởi tiến trình đang giữ nó sau khi tiến trình đó hoàn thành. Thứ tự yêu cầu không ảnh hưởng đến điều này.

Deadlock (tắc nghẽn) xảy ra khi một tập hợp các tiến trình bị chặn, vì mỗi tiến trình giữ một tài nguyên và chờ đợi để có được một tài nguyên do một tiến trình khác trong tập hợp đó nắm giữ. Để xảy ra deadlock, cần phải đồng thời thỏa mãn bốn điều kiện Coffman:

1. Loại trừ hỗ tương (Mutual Exclusion): Ít nhất một tài nguyên phải được giữ ở chế độ độc quyền; nghĩa là, chỉ có một tiến trình có thể sử dụng tài nguyên tại một thời điểm. Nếu một tiến trình khác yêu cầu tài nguyên đó, tiến trình yêu cầu phải bị trì hoãn cho đến khi tài nguyên được giải phóng.
2. Giữ và chờ (Hold and Wait): Một tiến trình giữ ít nhất một tài nguyên và đang chờ để có được các tài nguyên khác do các tiến trình khác giữ.
3. Không trưng dụng (No Preemption): Tài nguyên chỉ có thể được giải phóng tự nguyện bởi tiến trình đang giữ nó, sau khi tiến trình đó đã hoàn thành nhiệm vụ của nó.
4. Chu trình (Circular Wait): Tồn tại một tập hợp {P0, P1, ..., Pn} các tiến trình đang chờ, sao cho P0 đang chờ một tài nguyên do P1 giữ, P1 đang chờ một tài nguyên do P2 giữ, ..., Pn-1 đang chờ một tài nguyên do Pn giữ, và Pn đang chờ một tài nguyên do P0 giữ. Điều này thường được biểu diễn bằng đồ thị cấp phát tài nguyên.

Như vậy, đáp án đầy đủ và chính xác nhất là D, bao gồm cả 4 điều kiện cần để xảy ra deadlock.

Phân tích đồ thị cấp phát tài nguyên (Resource Allocation Graph - RAG):

* Đồ thị RAG: Biểu diễn trạng thái cấp phát tài nguyên cho các tiến trình. Chu trình trong đồ thị RAG là điều kiện cần (nhưng chưa đủ) để xảy ra deadlock.
* Phân tích đồ thị đã cho:
* P1 đang giữ R1 và yêu cầu R2.
* P2 đang giữ R2 và yêu cầu R1.

Điều này tạo thành một chu trình: P1 -> R2 -> P2 -> R1 -> P1. Tuy nhiên, để xác định deadlock chắc chắn, ta cần xem xét thêm.

* Đánh giá các phương án:
* A. chắc chắn không xảy ra Deadlock (tắc nghẽn). Sai, vì có chu trình trong đồ thị RAG.
* B. chắc chắn xảy ra Deadlock (tắc nghẽn). Chưa chắc chắn, vì có thể có tiến trình nhả tài nguyên.
* C. sẽ xảy ra Deadlock nếu P1 không trả tài nguyên R2. Sai. P1 đang yêu cầu R2, không giữ R2.
* D. sẽ xảy ra Deadlock nếu P2 không trả tài nguyên R1. Đúng. Nếu P2 không trả R2 và P1 không trả R1 thì P1 và P2 sẽ mãi mãi chờ nhau, dẫn đến deadlock.

Kết luận: Deadlock chỉ xảy ra nếu cả P1 và P2 đều không nhả tài nguyên mà chúng đang giữ và tiếp tục yêu cầu tài nguyên mà tiến trình kia đang giữ. Như vậy phương án D là đúng nhất.