解説

普通に考えれば初期値yが100であり、更新処理1が＋30、更新処理2が－50ですから、結果は80になると期待します。しかし、同じデータに対して同時並行的に更新処理を行うと、読書きのタイミングによっては更新消失が生じる可能性があります。

[結果が50になるケース]
以下のように、プロセスp1の更新をプロセスp2の結果で上書きする順番で処理が行われた場合、結果は50になります。

• プロセスp1が y を読込み(p1:y＝100)
• プロセスp1が y を＋30する(p1:y＝130)
• プロセスp2が y を読込み(p2:y＝100)
• プロセスp2が y を－50する(p2:y＝50)
• プロセスp1が共有データyに書込み(共有データ:y＝130)
• プロセスp2が共有データyに書込み(共有データ:y＝50)

[結果が80になるケース]
以下のように、プロセスp1とプロセスp2の処理が直列的に(排他制御が行われたように)実行された場合、結果は80になります。

• プロセスp1が y を読込み(p1:y＝100)
• プロセスp1が y を＋30する(p1:y＝130)
• プロセスp1が共有データyに書込み(共有データ:y＝130)
• プロセスp2が y を読込み(p2:y＝130)
• プロセスp2が y を－50する(p2:y＝80)
• プロセスp2が共有データyに書込み(共有データ:y＝80)

[結果が100になるケース]
ありません。

[結果が130になるケース]
結果が50になるケースとは逆に、プロセスp2の更新をプロセスp1の結果で上書きする順番で処理が行われた場合、結果は130になります。

• プロセスp1が y を読込み(p1:y＝100)
• プロセスp1が y を＋30する(p1:y＝130)
• プロセスp2が y を読込み(p2:y＝100)
• プロセスp2が y を－50する(p2:y＝50)
• プロセスp2が共有データyに書込み(共有データ:y＝50)
• プロセスp1が共有データyに書込み(共有データ:y＝130)

∴ウ：100

解説

問題文では、セマフォ変数が"1"であれば共有データは解放されており、"0"であればいずれかのプロセスに確保されていると説明されています。

〔aについて〕
P操作は、更新処理の開始前に呼ばれるので、行うべきは資源の確保(占有／ロック)処理になります。つまりP操作は、共有データyが解放されていれば確保し、使用中であれば解放されるのを待ってから確保する処理です。

資源の確保はセマフォ変数を1から0に変更することで行います。セマフォ変数の状態(解放＝1、使用中＝0)を用いてP操作を言い表すと、

「共有データに対応するセマフォ変数が1(解放)であれば0(使用中)に変更し、0(使用中)であれば1になる(解放される)のを待った後、0(使用中)に変更する」

となります。したがって「ウ」の操作が適切です。

∴a＝ウ：セマフォ変数Sの値が1であれば0に変更し，終了する。0であれば1になるまで，待った後，0に変更して終了する

• 0から1への変更は資源の解放を意味するため不適切です。
• 0から1への変更は資源の解放を意味するため不適切です。
• 正しい。
• 0の時に何もせずに終了してしまうと、資源の確保を行わないまま更新処理が実行されます。この場合、同時更新による更新消失を起こす可能性があるので不適切です。

〔bについて〕
V操作は、更新処理の終了後に呼ばれるので、行うべきは確保した資源の解放(アンロック)処理になります。使用中の共有データに対応するセマフォ変数は、資源の確保時に0に変更されているので、V操作ではセマフォ変数を1に変更して解放状態にします。

∴b＝エ：セマフォ変数の値を1にして終了する

• V操作の実行時点で資源を確保しているのは、P操作を行った自プロセスです。資源の確保中は、他のプロセスによりその資源が確保されることはないので、他のプロセスの操作によりセマフォ変数が1になることはありません。
• P操作によりセマフォ変数は0に変更されています。V操作はP操作の後に呼ばれるのでセマフォ変数が0になっていることはありません。
• 0にする操作は資源の確保を意味するため不適切です。0にして終了すると他のプロセスがその資源を使用できなくなってしまいます。
• 正しい。

解説

デッドロックとは、共有資源を使用する2つ以上のプロセスが、互いに相手プロセスの必要とする資源を排他的に使用していて、互いのプロセスが相手の使用している資源の解放を待っている状態です。デッドロックが発生するとプロセスは永遠に待ち状態になってしまうためプロセスの続行ができなくなってしまいます。

デッドロックの発生する可能性があるのは、2つのプロセスで互いに使用する資源の占有順序が「逆順」のときです。これを踏まえると、プロセスp5の資源占有順序「y1→y2」とは逆の占有順序「y2→y1」になっている「エ」と「オ」に対象を絞れます。さらに、"y2の確保と"y1の確保"の間に"y2の解放"を挟んでいる「オ」は、2つの資源を同時に占有する状態にはならないため、プロセスp5とのデッドロックにはなり得ません。

したがって「エ」が正解です。

以下はプロセスp6が「エ」の順序で資源を確保した場合に、プロセスp5との間でデッドロックに陥る例です。

• プロセスp5が共有データy1を確保
• プロセスp6が共有データy2を確保
• プロセスp5は共有データy2の確保を要求するが、プロセスp6が使用中なので、プロセスp5は共有データy2の解放待ちとなる
• プロセスp6は共有データy1の確保を要求するが、プロセスp5が使用中なので、プロセスp6は共有データy1の解放待ちとなる
• 2つのプロセスはデッドロックとなる

∴エ：y2の確保，y1の確保，y1の解放，y2の解放