Tema 3. Gestión de procesos e hilos
Planificación de CPU, estados de proceso, concurrencia y deadlock
Procesos — Concepto y estados
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Un proceso es un programa en ejecución. Consta de código, datos, pila y PCB.
PCB (Process Control Block)
Contiene: PID, estado, contador de programa, registros, prioridad, información de memoria y E/S.Estados de un proceso
- Nuevo: se está creando.
- Listo (Ready): esperando CPU.
- En ejecución (Running): usando la CPU.
- Bloqueado (Waiting): esperando un evento (E/S, semáforo).
- Terminado (Exit): ha finalizado.
💡 En Linux:
ps aux — procesos activos. top / htop — monitor en tiempo real. kill -9 PID — forzar fin.
Planificación de CPU (Scheduling)
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El planificador (scheduler) decide qué proceso usa la CPU:
Algoritmos de planificación
- FCFS (First Come First Served): por orden de llegada. Simple, no apropiativo.
- SJF (Shortest Job First): el más corto primero. Óptimo en tiempo medio.
- Round Robin: quantum de tiempo fijo por proceso. Equitativo; usado en sistemas de tiempo compartido.
- Prioridades: mayor prioridad primero. Riesgo de inanición.
- Multilevel Queue: colas separadas por tipo de proceso.
nice y renice ajustan la prioridad en Linux (de -20 a +19).
Hilos (Threads)
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Un hilo es la unidad mínima de ejecución dentro de un proceso. Los hilos del mismo proceso comparten código, datos y recursos, pero tienen su propia pila y registros.
Ventajas de los hilos vs. procesos
- Creación más rápida (no copia espacio de direcciones).
- Comunicación más sencilla (memoria compartida).
- Mejor aprovechamiento en sistemas multinúcleo.
Hilos de usuario vs. hilos de kernel
- Hilos de usuario (ULT): gestionados por biblioteca; el kernel ve un único hilo.
- Hilos de kernel (KLT): el kernel los conoce; puede planificarlos independientemente.
Concurrencia y Deadlock
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Condición de carrera (Race Condition)
Cuando varios procesos acceden a datos compartidos y el resultado depende del orden de ejecución. Se evita con exclusión mutua.Mecanismos de sincronización
- Mutex: cerrojo binario de exclusión mutua.
- Semáforo: contador que controla el acceso a recursos compartidos (Dijkstra).
- Monitor: construcción de alto nivel con exclusión mutua implícita.
Deadlock (Interbloqueo)
Se produce cuando un conjunto de procesos se bloquean mutuamente esperando recursos. Condiciones de Coffman:- Exclusión mutua
- Retención y espera
- No apropiación
- Espera circular
⚠️ Para evitar deadlock: prevención (negar condiciones), evasión (algoritmo del banquero), detección y recuperación.
Concepto
PCB
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Process Control Block: estructura de datos con toda la información de un proceso
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Concepto
Round Robin
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Algoritmo de planificación con quantum de tiempo fijo para cada proceso
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Concepto
Deadlock
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Interbloqueo: conjunto de procesos bloqueados esperando recursos mutuamente
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Concepto
Semáforo
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Variable entera para sincronizar procesos; operaciones wait(P) y signal(V)
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Concepto
Hilo (Thread)
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Unidad mínima de ejecución dentro de un proceso; comparte espacio de memoria
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Concepto
Race Condition
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Situación donde el resultado depende del orden de ejecución de hilos concurrentes
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📝 Test de autoevaluación
🎯 Quiz — Tema 3