Verbindungsnetzwerke für parallel und verteilte Systeme.pdf

Satz 3.2: Solange in einem Netz keine vollen Puffer bzw. keine exklusiv belegten
Kanäle existieren, sind Verklemmungen nicht möglich.
Satz 3.3: Volle Puffer oder belegte Kanäle sind dann Deadlock-trächtig, wenn
ein kreisförmiges (zyklisches) Warten auf Pufferplatz oder Kanalkapazität
stattfinden kann.
Satz 3.4: An einem Deadlock können eine beliebige Zahl (1,2,...,n) von Kommunikationen
beteiligt sein.
Diese Sätze haben ein gewisse Praxisrelevanz bei der Verhinderung von Deadlocks.
Im allgemeinen wird man jedoch versuchen, ein a priori verklemmungsfreies
Routing-Verfahren auszuwählen.
Verhinderung von Deadlocks
Nach der Darstellung, unter welchen Bedingungen Verklemmungen auftreten
können, geht es nun um Methoden zu ihrer Vermeidung. Es zeigt sich, daß die
Verhinderung einer Verklemmung, die durch zyklisches Warten auf Kanäle
oder Puffer verursacht wird, nur für den Spezialfall von zwei einander blokkierenden
Knoten leicht zu bewerkstelligen ist, bei mehr als zwei Knoten jedoch
besondere Gegenmaßnahmen erfordert.
Die "Zweier"-Verklemmung nach Bild 3.14 läßt sich leicht durch getrennte
Sende- und Empfangspuffer vermeiden, weil durch diese Maßnahme auch dann
noch Daten von Nachbarknoten entgegengenommen werden können, wenn die
Sendepuffer voll sind. Analog kann man die Verklemmung nach Bild 3.15
durch die Einführung getrennter Hin- und Rückkanäle lösen. Beim zyklischen
Fall der Vierer-Verklemmung (Bild 3.16) hingegen führen einfache Maßnahmen
nicht mehr zum Ziel, wie folgende Konstellation zeigt:
Vier mit getrennten Sende- und Empfangspuffern versehene und im Kreis geschaltete
Knoten versuchen, Daten zum jeweils übernächsten Nachbarn zu
übertragen. Dazu ist es notwendig, daß die Daten in einem Zwischenknoten von
dem Empfangspuffer in den Sendepuffer transferiert und von dort abgeschickt
werden können. Die Situation nach Bild 3.19 ist jedoch so, daß die Daten solange
nicht transferiert werden können, wie der Sendepuffer seinerseits belegt
ist und auf einen freien Empfangspuffer im Nachbarknoten wartet. Durch die
zyklische Verbindung wartet jeder Knoten mit dem Transferieren vom Sendezum
Empfangspuffer, bis der Nachbarknoten seinen Empfangspuffer frei
macht, was nie der Fall ist.
Die in Bild 3.19 gezeigte Verklemmung läßt sich vermeiden, wenn es in jedem
Knoten genauso viele Sende- und Empfangspuffer gibt, wie aufeinander wartende
Knoten, also in diesem Fall je vier Puffer.
Man kann zeigen, daß die Einführung von vier virtuellen Kanälen, die das
Multiplexen voneinander unabhängiger Transfers auf demselben physikalischen
Kanal erlauben, eine zu Bild 3.19 analoge Deadlock-Situation, die durch
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