데드락(Deadlock)

A Code AM·2020년 5월 6일

수업(20200212~)

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데드락(Deadlock)

: 교착상태

1. 개념

프로세스가 자원을 얻지 못해 다음 처리를 하지 못하는 상태(= 교착상태) 시스템적으로 한정된 자원을 여러 곳에서 사용하려고 할 때 발생 (운영체제에서도 일어날 수 있음)
두 프로세스가 리소스 A, B를 둘 다 얻어야 한다고 가정할 때 1P가 리소스 A를 얻고 P2가 리소스 B를 얻으면 P1은 리소스 B를, P2는 리소스 A를 기다리게 되는데 각 리소스가 상대방에게 할당되어 있어 두 프로세스가 무한 대기상태에 빠지는데 이 상태가 바로 Deadlock이다.

2. 발생 조건

교착상태는 한 시스템 내에서 다음 4가지 조건이 동시에 성립할 때 발생

1) 상호 배제(Mutual exclusion)
: 자원은 한 번에 한 프로세스만이 사용할 수 있어야 한다
2) 점유 대기(Hold and wait)
: 최소한 하나의 자원을 점유하고 있으면서 다른 프로세스에 할당되어 사용하고 있는 자원을 추가로 점유하기 위해 대기하는 프로세스가 있어야 한다.
3) 선점 불가(No preemption)
: 다른 프로세스에 할당된 자원은 사용이 끝날 때까지 강제로 빼앗아 올 수 없어야 한다.
4) 순환 대기(Circular wait)
: 프로세스의 집합 (P0,P1 ... Pn)에서 P0이 P1이 점유한 자원을 대기하고 P1은 P2가 점유한 자원을 대기하고 P2 ... Pn-1은 Pn이 점유한 자원을 대기해 Pn은 P0이 점유한 자원을 요구해야 한다.

3. 처리

< 예방법 >

1) 상호 배제 부정
: 여러 개의 프로세스가 공유 자원 사용할 수 있도록 한다
-> 하지만 프린터 등의 일부 입출력 장치나 연산 결과를 저장하는 변수와 같이 동시에 건드리면 위험한 자원들이 있어, 상호 배제 그 자체를 없애는 것은 불가능 하다.
2) 점유 대기 부정
: 프로세스가 실행되기 전 필요한 모든 자원 할당
-> 점유 상태로 대기하는 일이 없으면 기다리고 있는 프로세스는 다른 자원을 갖고 있지 않으므로 순환 대기가 발생할 수 없게 된다. 여러 자원을 땡겨받게 만들거나 기다려야 하는 자원을 할당받으려면 다른 자원을 반환하도록 만들어서 문제를 해결할 수 있다.
3) 선점 불가 부정
: 자원 점유하고 있는 프로세스가 다른 자원 요구할 때 점유하고 있는 자원을 반납하고 요구하는 자원을 사용하기 위해 기다리게 한다
-> 프린터처럼 중간에 뺏었다가 큰일이 나는 자원이 있기 때문에 무턱대고 없앨 수 있는 속성이 아니고 우선 순위 선점이 가능해지면 된다.
4) 순환 대기 부정
: 자원에 고유한 번호 할당하고, 번호 순서대로 자원 요구하도록 한다.
-> 자원에 우선순위를 매기는 등의 방식으로 해결이 가능하다.

< 회피법 >

1) 은행원 알고리즈(Banker's Algorithm)

E.J.Dijkstra가 제안한 방법으로 은행에서 모든 고객의 요구가 충족되도록 현금을 할당한 데서 유래

프로세스가 자원을 요구할 때 시스템은 자원을 할당한 후에도 안정상태로 남아있게 되는지를 사전에 검사해 교착상태를 회피하는 기법.
안정상태에 있으면 자원 할당하고 그렇지 않으면 다른 프로세스들이 자원을 해지할 때까지 대기
교착 상태가 되지 않도록 보장하기 위해 교착 상태 예방하거나 회피하는 프로토콜 이용하는 방법

2) 교착 상태 탐지 및 회복

교착 상태 탐지

자원 할당 그래프를 통해 교착 상태 탐지
프로세스 Pi로부터 자원 Rj로의 방향 간선은 Pi->Rj로 표현하고 이것은 프로세스 Pi가 자원Rj를 요청하는 것으로 현재 이 자원을 기다리는 상태
자원 Rj로부터 프로세스 Pi로의 방향 간선은 Rj->Pi로 표현하고 이것은 자원이 프로세스 Pi에 이미 할당된 것을 의미한다.
자원을 요청할 때마다 탐지 알고리즘을 실행하면 그에 대한 오버헤드가 발생한다.