교착상태
프로세스가 자원을 얻지 못해서 다음 처리를 하지 못하는 상태로 시스템 적으로 한정된 자원을 여러 곳에서 사용하려고 할때 발생
데드락이 일어나는 경우
프로세스1과 2가 자원1,2를 모두 얻어야 한다고 가정해보자
t1 : 프로세스1이 자원1을 얻음 / 프로세스2가 자원2를 얻음
t2 : 프로세스1은 자원2를 기다림/ 프로세스2는 자원1을 기다림
현재 서로 원하는 자원이 상대방에 할당되어 있어서 두 프로세스는 무한정 wait 상태에 빠지는 현상을 DeadLock 이라고 한다.
주로 발생하는 경우
- 멀티 프로그래밍 환경에서 한정된 자원을 얻기 위해 서로 경쟁하는 상황 발생
- 한 프로세스가 자원을 요청했을 때, 동시에 그 자원을 사용할 수 없는 상황이 발생할 수 있음. 이때 프로세스는 대기 상태로 들어감
- 대기 상태로 들어간 프로세스들이 실행 상태로 변경될 수 없을 때 '교착 상태' 발생
교착상태(DeadLock) 발생 조건
4가지 모두 성립해야 데드락 발생 (하나라도 성립하지 않으면 데드락 문제 해결 가능)
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상호 배제(Mutual exclusion)
프로세스들은 필요로 하는 자원에 대해 배타적인 통제권을 갖는다. 즉, 임계구역을 두 개 이상의 프로세스가 동시에 접근하지 못하도록 하는 과정에서 발생할 수 밖에 없다. -
점유와 대기(Hold and wait)
각 프로세스는 순환적으로 다음 프로세스가 요구하는 자원을 가지고 있다. "환형 상태의 교착상태 예" 처럼 서로 물고 물리는 상황 때문에 발생할 수 밖에 없다. -
비 선점(No preemption)
프로세스가 소유하고 있는 자원은 다른 프로세스에 의해 선점될 수 없다.
즉, 하나의 프로세스가 공유 자원을 사용하는 중에 중단되었을 때, 중단된 프로세스를 선점할 수 없기 때문에 발생할 수 밖에 없다. -
순환 대기(Circula wait)
프로세스는 할당된 자원을 가진 상태에서 다른 자원을 기다린다.
점유한 프로세스, 대기하는 프로세스가 존재하는 한 교착 상태가 발생할 수 밖에 없다.
교착상태의 해결방안
- 교착상태는 필요악이다. 운영체제에서 교착상태를 발생하지 않도록 할 수 있다.
- 하지만 제한된 자원에서 여러개의 프로세스가 운영되는 상태에서는 당장 사용하지 않- 는 자원을 다른 프로세스가 사용하도록 해야 컴퓨터 시스템을 효율적으로 사용할 수 있다.
- 따라서 교착상태를 인정하되 가능한 발생하지 않도록 피해가는 쪽으로 운영된다.
교착상태 해결 방안
1. 교착상태 예방(Prevention)
2. 교착상태 회피(Avoidance)
3. 교착상태 발견(Detection)
4. 교착상태 회복(Recovery)
교착상태의 예방(prevention)
교착 상태 발생 조건 중 하나를 제거하면서 해결한다 (자원 낭비가 심함)
- 상호배제 부정 : 여러 프로세스가 공유 자원 사용
- 점유대기 부정 : 프로세스 실행 전 모든 자원 할당
- 비선점 부정 : 자원 점유 중인 프로세스가 다른 자원을 요구할 때 가진 자원 반납
- 순환대기 부정 : 자원에 고유번호 할당 후 순서대로 자원 요구
교착상태의 회피(avoidance)
교착 상태 발생시 피해나가는 방법
은행원 알고리즘(Banker's Algorithm)
- 은행에서 모든 고객의 요구가 충족되도록 현금을 할당하는데서 유래함
- 프로세스가 자원을 요구할 때, 자원을 할당한 후에도 안정 상태로 남아있는게 되는지 사전에 검사하여 교착 상태 회피
- 안정 상태면 자원 할당, 아니면 다른 프로세스들이 자원 해지까지 대기
교착상태의 탐지(Detection)
컴퓨터의 중단 원인이 교착상태인지 다른 이유인지 파악하는 방안이다.
자원들과 프로세스들을 인접행렬로 표현하여 파악한다.
자원 요청 시, 탐지 알고리즘을 실행시켜 그에 대한 오버헤드 발생함
교착상태의 회복(Recovery)
교착 상태를 일으킨 프로세스를 종료하거나, 할당된 자원을 해제시켜 회복시키는 방법
프로세스 종료 방법
- 교착 상태의 프로세스를 모두 중지
- 교착 상태가 제거될 때까지 하나씩 프로세스 중지
자원 선점 방법
- 교착 상태의 프로세스가 점유하고 있는 자원을 뺏어 다른 프로세스에게 할당 (해당 프로세스 일시정지 시킴)
- 우선 순위가 낮은 프로세스나 수행 횟수 적은 프로세스 위주로 프로세스 자원 선점
📝참고
https://gyoogle.dev/blog/computer-science/operating-system/DeadLock.html
