Doğru cevap: E) Kaynakların artan numara sırasıyla istenmesi

Kaynakları artan sırayla istemek bir koşul değil, tam tersine döngüsel beklemeyi kıran önleme kuralıdır. Coffman’ın dört koşulu: karşılıklı dışlama, tut ve bekle, kesme yok, döngüsel bekleme.

• Karşılıklı dışlama: Bir kitabın tek kopyası aynı anda yalnızca bir öğrencide olabilir.
• Tut ve bekle: Ali X’i elinde tutarken Y’yi bekler; Ayşe Y’yi tutarken X’i bekler.
• Kesme yok: Kütüphane bir kitabı öğrencinin elinden zorla alamaz; ancak öğrenci kendisi iade eder.
• Döngüsel bekleme: Ali → Y (Ayşe’de) → Ayşe → X (Ali’de) → Ali: kapalı bir bekleme zinciri.

Dördü birlikte sağlandığı için ikisi de ödevi bitiremez; biri bozulursa kilitlenme olmaz.

Doğru cevap: B) Tut ve bekle

Süreç hiçbir zaman bir kaynağı tutarken başka bir kaynağı beklemez; tut ve bekle koşulu sağlanamaz. Bedel: kaynakların gereksiz bırakılıp alınması ve büyük istekleri olan süreçlerin açlığı.

Doğru cevap: A) Karşılıklı dışlama

Süreçler açısından yazıcı artık paylaşılabilir bir kaynaktır: herkes aynı anda iş bırakabilir, gerçek aygıtı tek bir daemon kullanır. Not: biriktirme alanı (disk) dolarsa yine çekişme doğabilir.

Doğru cevap: C) İsteği karşılanamayan sürecin elindeki kaynakları zorla geri almak (kesme)

Önleme, dört koşuldan birini yapısal olarak imkânsız kılar; kaynakların geri alınabilmesi “kesme yok” koşulunu kırar. Döngü arama tespittir, Bankacı kaçınmadır, sonlandırma kurtarmadır, görmezden gelmek devekuşu yaklaşımıdır.

Kenarlar: R1 → P1, P1 → R3, R2 → P2, P2 → R1, R3 → P3. Çizgede döngü yok, dolayısıyla kilitlenme yok. Zincir P2 → R1 → P1 → R3 → P3’te biter: P3 çalışıp R3’ü bırakır; R3 P1’e verilir, P1 bitip R1’i bırakır; sonra P2 biter. Sıra: P3, P1, P2.

Döngü var: P1 → R1 → P2 → R2 → P1. Ama R2’nin bir örneği döngü dışındaki P3’te. P3 bitince o örnek P2’ye verilir, P2 biter ve R1’i bırakır, ardından P1 biter. Kilitlenme yok. Çok örnekli kaynaklarda döngü gereklidir ama yeterli değildir.

Kilitlenme var. Döngü P1 → R2 → P2 → R4 → P3 → R1 → P1; her kaynak tek örnekli olduğundan döngü kilitlenmenin kanıtıdır. Kilitli süreçler P1, P2, P3; P4 döngüde değildir, bitebilir. Bekleme çizgesi (kaynaklar çıkarılır): P1 → P2 → P3 → P1.

Doğru cevap: B) Bekleme (wait-for) çizgesinde döngü aramak

Tek örnekli durumda döngü kilitlenmenin hem gerekli hem yeterli koşuludur. Kaynak düğümleri kaldırılarak elde edilen bekleme çizgesinde DFS ile döngü aramak O(n²) civarı bir maliyettir. Çok örnekli kaynaklarda ise matris tabanlı tespit algoritması gerekir.

Yanlış. Çok örnekli kaynaklarda döngü yalnızca olası bir kilitlenmeye işaret eder. Döngü dışındaki bir süreç bitip örneğini bırakırsa döngü çözülür (Soru 8). Kesin karar için tespit algoritması çalıştırılmalıdır.

Doğru cevap: C) Ana bellekteki sayfa çerçeveleri (takas edilebilir)

Bellek, içeriği diske takas edilip sonra geri yüklenebildiği için kesilebilirdir; CPU da öyle. Yazıcı, CD yazıcı ve kilitler işin ortasında alınırsa sonuç bozulur: kesilemez kaynaklardır ve kilitlenmeler genellikle bunlarla oluşur.

• Önleme: Tasarım aşamasında dört koşuldan biri imkânsız kılınır (ör. kilit sıralaması). Ek bilgi gerekmez; kaynak kullanımı ve esneklik düşer.
• Kaçınma: Koşulların hepsine izin verilir; her istekte sistemin güvenli kalıp kalmayacağı sınanır (Bankacı). Her sürecin en çok ihtiyacı önceden bilinmelidir; her istekte hesap yükü vardır. Kilitlenme hiç oluşmaz.
• Tespit-kurtarma: Kaynaklar serbestçe verilir; kilitlenme oluşursa düzenli çalışan algoritma bulur, süreç sonlandırma ya da geri sarma ile çözülür. Ön bilgi gerekmez; kaybedilen iş ve kurtarma maliyeti vardır.

Yanlış. Bankacı algoritması kaçınma (avoidance) yöntemidir: dört koşulun hepsine izin verir, ancak her isteği verilmeden önce “sonuçtaki durum güvenli mi?” testinden geçirir. Önleme ise koşullardan birini tasarımla imkânsız kılar.

Yanlış. Güvensiz durum, İS’nin herkesin bitmesini garanti edemediği durumdur; süreçler en çok isteklerini yapmayabilir ve kilitlenme hiç oluşmayabilir. Kilitlenmiş durumlar güvensiz durumların bir alt kümesidir. Kaçınma, güvensiz duruma hiç girmemeyi hedefler; kilitlenmeye izin verip sonra çözmek tespit-kurtarma yaklaşımıdır.

Boşta = (10 6 8) − (7 4 6) = (3 2 2). İhtiyaç = Max − Tahsis: P0 (4 2 1), P1 (1 2 1), P2 (4 0 2), P3 (2 2 1), P4 (4 2 1).

Güvenli. Sıra: P1, P2, P3, P4, P0 (P1 ile başlayan başka sıralar da vardır, ör. P1, P3, P2, …). P0 başta bitemez: A’dan 4 gerekir, 3 var.

(a) Verilir. İstek ≤ İhtiyaç (2 2 1) ve ≤ Boşta. Varsayımsal durumda Boşta (2 1 2), P3’ün ihtiyacı (1 1 1): P3 → (3 4 3), sonra P1, P2, P4, P0 bitebilir. Güvenli sıra P3, P1, P2, P4, P0.

(b) Verilmez, P4 bekletilir. Boşta (3 1 2) olur; B’den herkesin (P2 hariç) en az 2’ye, P2’nin A’dan 4’e ihtiyacı var. Hiçbir satır karşılanamaz → güvensiz. Küçük bir istek bile reddedilebilir.

Doğru cevap: B) Güvenli; C’nin isteği reddedilir (güvensiz duruma götürür)

Boşta 14 − 10 = 4. İhtiyaçlar: A 5, B 2, C 6, D 5. B (2 ≤ 4) biter → boşta 7; A (5) → 11; C (6) → 13; D → 14. Güvenli, ör. sıra B, A, C, D.

C’ye 3 verilirse boşta 1 kalır; en küçük ihtiyaç (B: 2) bile karşılanamaz → güvensiz; istek reddedilir, C bekler.

Doğru cevap: B) Her sürecin en çok kaynak ihtiyacının önceden bilinmesini ve süreç sayısının sabit olmasını gerektirmesi

Gerçek sistemlerde süreçler en çok isteklerini bilmez, süreç ve kaynak sayısı sürekli değişir; her istekte O(m·n²) güvenlik testi de ek yüktür. Bu yüzden genel amaçlı sistemler çoğunlukla sorunu görmezden gelir (devekuşu) ya da kilit sıralamasıyla önler.

Boşta A = E − ΣC = (1 0 1).

(a) Kilitlenme yok. P2 (1 0 1) ≤ A → A = (3 1 1); P3 → (3 2 3); P4 → (4 3 3); P1 → (5 3 4). Sıra P2, P3, P4, P1.

(b) Kilitlenme var. A = (1 0 1) iken P1 ve P2 B ister (B = 0), P3 A’dan 2, P4 C’den 2 ister: hiçbir satır karşılanamaz → dördü de kilitli.

Doğru cevap: C) Her istekte çalıştırmak kilitlenmeyi hemen yakalar ama pahalıdır; pratikte belirli aralıklarla ya da CPU kullanımı belirgin düştüğünde çalıştırılır.

Tespit O(m·n²) maliyetlidir. Sık çalıştırmak kilitlenmeyi erken bulur ve kurtarmayı kolaylaştırır; seyrek çalıştırmak ucuzdur ama kilitli süreçler uzun süre bekler ve birden çok döngü birikebilir.

Doğru cevap: B) 9

En kötü durumda her süreç 3 − 1 = 2 sürücü tutup bir tane daha bekler: 4 × 2 = 8 sürücü dağıtılmıştır. Bir sürücü daha olursa biri ihtiyacını tamamlayıp biter ve kaynaklarını bırakır. En az n·(k − 1) + 1 = 4·2 + 1 = 9.

• Süreç sonlandırma: kilitli süreçlerin hepsini birden ya da döngü kırılana kadar birer birer sonlandırmak (her adımda tespit yeniden çalışır).
• Kaynak geri alma (kesme): bir süreçten kaynağı alıp başkasına vermek; sürecin durumu korunabilmelidir.
• Geri sarma (rollback): düzenli denetim noktalarına (checkpoint) dönüp süreci oradan yeniden başlatmak.

Kurban ölçütleri: öncelik, şu ana kadarki ve kalan çalışma süresi, tuttuğu ve daha isteyeceği kaynak sayısı, etkileşimli mi toplu mu olduğu. Aynı süreç sürekli seçilirse açlık olur; seçilme sayısı ölçüte eklenir.

Doğru cevap: B) Sorunu görmezden gelmek; kilitlenme seyrek, önleme ve kaçınmanın maliyeti yüksek olduğu için

Genel amaçlı İS’lerin çoğu, uygulama düzeyindeki kilitlenmeleri önlemek için çekirdekte özel bir mekanizma çalıştırmaz; sorun nadir ve çözümü pahalıdır. Kullanıcı süreci sonlandırır; çekirdek kendi içinde kilit sıralaması gibi önleme kurallarına uyar.

Doğru. Mutex sahibinin kendisi olduğunu bilmez ya da buna izin vermez; ikinci lock mutex açılana kadar bekler, ama açabilecek tek iş parçacığı bekleyenin kendisidir. Tek süreçli bir kilitlenmedir; özyinelemeli mutex (Java ReentrantLock, synchronized) sayaç tutarak buna izin verir.

1. Canlı kilit: İkisi de aktif ve durum değiştiriyor ama ilerleme yok. Çözüm: rastgele bekleme.
2. Açlık: Sistem ilerliyor, yalnızca bu iş süresiz erteleniyor. Çözüm: yaşlanma.
3. Kilitlenme: Karşılıklı bekleme döngüsü; ikisi de bloke. Çözüm: kilit sıralaması ya da işlemlerden birini geri sarmak.

Doğru cevap: B) Tüm kilitlere bir sıra numarası verip her yerde yalnızca artan sırayla almak

Küresel kilit sıralaması döngüsel beklemeyi imkânsız kılar; Linux çekirdeğinde belgelenen kilit sıraları ve lockdep aracı bu kuralı denetler. Spinlock’a çevirmek kilitlenmeyi çözmez, yalnızca beklemeyi CPU yakan bir döngüye dönüştürür.