पारस्परिक बहिष्करण समवर्ती कंप्यूटिंग में एक सिद्धांत है जो यह सुनिश्चित करता है कि दो या अधिक प्रक्रियाएँ एक साथ किसी साझा संसाधन या प्रोग्राम के महत्वपूर्ण भाग तक नहीं पहुँच पाती हैं। यह सुनिश्चित करता है कि एक समय में केवल एक प्रक्रिया ही किसी महत्वपूर्ण भाग को निष्पादित कर सकती है या साझा डेटा में हेरफेर कर सकती है।
पारस्परिक बहिष्कार की उत्पत्ति का इतिहास और इसका पहला उल्लेख
पारस्परिक बहिष्कार की अवधारणा 1960 के दशक की शुरुआत में पेश की गई थी। अग्रणी कंप्यूटर वैज्ञानिक ईडब्ल्यू डिज्कस्ट्रा ने इस समस्या के लिए एक सॉफ्टवेयर-आधारित समाधान प्रस्तावित किया कि एक समय में केवल एक प्रक्रिया ही साझा संसाधनों तक पहुँच सके। इससे समवर्ती प्रक्रियाओं को प्रबंधित करने के लिए एल्गोरिदम और प्रोटोकॉल का विकास हुआ, जिससे कंप्यूटर विज्ञान और ऑपरेटिंग सिस्टम में एक मौलिक अवधारणा का जन्म हुआ।
पारस्परिक बहिष्कार के बारे में विस्तृत जानकारी
पारस्परिक बहिष्कार का उद्देश्य उन संघर्षों और विसंगतियों को रोकना है जो तब उत्पन्न होते हैं जब कई प्रक्रियाएं एक साथ साझा संसाधनों तक पहुँचने या उन्हें संशोधित करने का प्रयास करती हैं। यह बहु-थ्रेडेड अनुप्रयोगों और वितरित प्रणालियों के समुचित संचालन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
अवधारणाएँ और सिद्धांत
- बहिष्करणएक समय में केवल एक ही प्रक्रिया क्रिटिकल अनुभाग में प्रवेश कर सकती है।
- गतिरोध से मुक्तिप्रक्रियाएं ऐसी स्थिति में नहीं होनी चाहिए जहां वे अनिश्चित काल तक एक दूसरे की प्रतीक्षा कर रही हों।
- भुखमरी से मुक्तिपहुँच का अनुरोध करने वाली प्रत्येक प्रक्रिया को अंततः महत्वपूर्ण अनुभाग में प्रवेश करने की अनुमति दी जानी चाहिए।
सामान्य एल्गोरिदम
- डिज्कस्ट्रा का एल्गोरिदम
- पीटरसन का एल्गोरिदम
- लैम्पॉर्ट्स बेकरी एल्गोरिदम
- सेमाफोर
पारस्परिक बहिष्कार की आंतरिक संरचना
पारस्परिक बहिष्करण के संचालन में विभिन्न घटक शामिल होते हैं जो लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए एक साथ काम करते हैं।
एल्गोरिदम और प्रोटोकॉल
विभिन्न एल्गोरिदम और प्रोटोकॉल पारस्परिक बहिष्करण को लागू करते हैं, अक्सर लॉकिंग तंत्र, झंडे और सेमाफोर का उपयोग करते हैं।
ताले और चाबियां
लॉकिंग पारस्परिक बहिष्करण में एक मौलिक अवधारणा है, जहां एक प्रक्रिया संसाधन का उपयोग करते समय उसे लॉक कर देती है तथा उपयोग पूरा हो जाने पर उसे अनलॉक कर देती है।
तुल्यकालन तकनीक
महत्वपूर्ण अनुभाग समस्या से निपटने के लिए विभिन्न तुल्यकालन तकनीकों का उपयोग किया जाता है, जैसे स्पिन लॉक, म्यूटेक्स और सेमाफोर।
पारस्परिक बहिष्कार की प्रमुख विशेषताओं का विश्लेषण
- एकांत: यह सुनिश्चित करता है कि महत्वपूर्ण अनुभाग में एक प्रक्रिया दूसरे के संचालन में हस्तक्षेप न करे।
- समरूपता नियंत्रण: प्रक्रियाओं के एक साथ निष्पादन का प्रबंधन प्रदान करता है।
- मजबूती: दोष सहिष्णुता और पुनर्प्राप्ति की अनुमति देता है।
- क्षमता: संसाधनों का कुशल उपयोग संभव बनाता है।
पारस्परिक बहिष्कार के प्रकार
यहां पारस्परिक बहिष्करण तंत्र के विभिन्न प्रकार दिए गए हैं:
| प्रकार | विवरण |
|---|---|
| स्पिनलॉक | एक प्रक्रिया लॉक को तब तक बार-बार जांचती रहती है जब तक वह उपलब्ध न हो जाए। |
| म्युटेक्स | लॉकिंग तंत्र का उपयोग करता है, जिससे केवल एक थ्रेड को महत्वपूर्ण अनुभाग में प्रवेश करने की अनुमति मिलती है। |
| सिकंदरा | म्यूटेक्स का एक अधिक सामान्यीकृत रूप, जिसमें सिग्नलिंग और काउंटर का उपयोग किया जाता है। |
| रीडर-राइटर लॉक | एकाधिक पाठकों या एकल लेखक को संसाधन तक पहुंचने की अनुमति देता है। |
पारस्परिक बहिष्करण का उपयोग करने के तरीके, समस्याएं और उनके समाधान
प्रयोग
- बहु सूत्रण
- डेटाबेस समवर्ती नियंत्रण
- वितरित प्रणाली
समस्या
- गतिरोध
- भुखमरी
- प्राथमिकता व्युत्क्रमण
समाधान
- समय समाप्ति
- प्राथमिकता बढ़ाना
- पदानुक्रम लॉक करें
मुख्य विशेषताएँ और समान शब्दों के साथ तुलना
पारस्परिक बहिष्करण तंत्र की तुलना:
| विशेषताएँ | म्युटेक्स | सिकंदरा | स्पिनलॉक |
|---|---|---|---|
| क्षमता | मध्यम | उच्च | कम |
| जटिलता | कम | मध्यम | उच्च |
| प्रयोज्यता | एकल संसाधन | एकाधिक संसाधन | व्यस्त प्रतीक्षा में |
पारस्परिक बहिष्कार से संबंधित भविष्य के परिप्रेक्ष्य और प्रौद्योगिकियां
पारस्परिक बहिष्कार का भविष्य संभवतः क्वांटम कंप्यूटिंग, एज कंप्यूटिंग और कृत्रिम बुद्धिमत्ता में प्रगति जैसी उभरती हुई प्रौद्योगिकियों द्वारा आकार लेगा। इन प्रौद्योगिकियों के लिए अधिक परिष्कृत पारस्परिक बहिष्कार एल्गोरिदम और तंत्र के विकास की आवश्यकता होगी।
प्रॉक्सी सर्वर का उपयोग कैसे किया जा सकता है या उन्हें पारस्परिक बहिष्करण के साथ कैसे जोड़ा जा सकता है
OneProxy जैसे प्रॉक्सी सर्वर समवर्ती कनेक्शन और अनुरोधों को कुशलतापूर्वक प्रबंधित करने के लिए पारस्परिक बहिष्करण सिद्धांतों का लाभ उठा सकते हैं। यह सुनिश्चित करके कि एक समय में केवल एक प्रक्रिया किसी विशेष संसाधन या कनेक्शन को संभाल सकती है, प्रॉक्सी सर्वर संघर्षों को रोक सकते हैं, सुरक्षा बढ़ा सकते हैं और प्रदर्शन में सुधार कर सकते हैं।
