데드락이란?
- 무한 대기 상태 : 두개 이상의 작업(스레드나 프로세스)이 서로 상대방의 작업이 끝나기만을 기다리고 있기 때문에, 다음 단계로 진행하지 못하는 태
- 배치처리 시스템에서는 일어나지 않음
데드락 발생 예시
프로세스 1,2가 자원 1,2를 모두 얻어야 한다고 가정하자.
프로세스1이 자원1을, 프로세스2가 자원2를 얻었다면
프로세스1은 자원2를, 프로세스2는 자원1을 기다리게 된다.
현재 서로 원하는 자원이 상대방에 할당되어 있어 두 프로세스는 무한정 wait상태에 빠지게 된다.
데드락이 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
데드락 발생조건 4가지
- 모두 성립해야 데드락이 발생한다. 하나라도 성립하지 않으면 데드락 해결 가능!
1. 상호 배제 (Mutual exclusion) : 자원은 한번에 한 프로세스만 사용 가능
2. 점유 대기(Hold and wait) : 최소한 하나의 자원을 점유하고 있으면서, 다른 프로세스에 할당되어 사용하고 있는 자원을 추가로 점유하기 위해 대기하는 프로세스가 존재
3. 비선점(No preemption) : 다른 프로세스에 할당된 자원은 사용이 끝날때 까지 강제로 빼앗을 수 없음
4. 순환대기(Circular wait) : 프로세스의 집합에서 순환형태로 자원을 대기하고 있어야 함
데드락 처리
데드락 예방 및 회피
1. 예방
- 교착 상태 발상 조건 중 하나를 제거하면서 해결
- 자원 낭비가 심함
- 상호배제 부정 : 여러 프로세스가 공유 자원 사용
- 점유대기 부정 : 프로세스 실행전 모든 자원을 할당
- 비선점 부정 : 자원 점유 중인 프로세스가 다른 자원을 요구할 때 가진 자원 반납
- 순환대기 부정 : 자원에 고유번호 할당 후 순서대로 자원 요구
2. 회피
-
교착 상태 발생 시 피하기
-
은행원 알고리즘(Banker's Algorithm)
- 은행에서 모든 고객의 요구가 충족되도록 현금을 할당하는데서 유래
- 프로세스가 자원을 요구할 때, 시스템은 자원을 할당한 후에도 안정상태로 남아있게 되는지 사전에 검사하여 교착상태를 회피한다.
- 안정상태라면 자원할당, 아니면 다른 프로세스들이 자원해지까지 대기
데드락 탐지 및 회복
교착 상태 발생 허용하고 회복시키는 법
1. 탐지
- 자원 할당 그래프를 통해 교착 상태를 탐지함
- 자원 요청 시, 탐지 알고리즘을 실행시키는데, 그에 대한 오버헤드 발생함
2. 회복
교착 상태를 일어킨 프로세스를 종료하건, 할당된 자원을 해제시켜 회복시키는 방법
- 프로세스 종료 방법
- 교착 상태의 프로세스 모두 중지
- 교착상태 제거될때까지 프로세스 하나씩 중지
- 자원 선점 방법
- 교착 상태의 프로세스가 점유하고 있는 자원을 선점해 다른 프로세스에게 할당(해당 프로세스 일시정지 시킴)
- 우선순위가 낮은 프로세스나 수행횟 수가 적은 프로세스 위주로 프로세스 자원 선점
식사하는 철학자 문제 해결
<교착 상태 해결책>
- n명이 앉을 수 있는 테이블에서 철학자를 n-1명만 앉힘
- 한 철학자가 젓가락 두개를 모두 집을 수 있는 상황에서만 젓가락 집도록 허용(이렇게 하려면 철학자는 임계 구역 안에서만 젓가락을 집어야 한다)
- 누군가는 왼쪽 젓가락을 먼저 집지 않고 오른쪽 젓가락을 먼저 집도록 허용
기아 상태란?
특정 프로세스의 우선순위가 낮아서 원하는 자원을 계속 할당받지 못하는 상태
<교착상태와 기아상태 비교>
- 교착상태는 여러 프로세스가 동일 자원 점유를 요청할때 발생
- 기아 상태는 여러 프로세스가 부족한 자원을 점유하기 위해 경쟁할 때, 특정 프로세스는 영원히 자원 할당이 안되는 경우를 주로 의미함
기아상태 해결 방안
- 프로세스 우선순위를 수시로 변경하여 각 프로세스가 높은 우선순위를 가질 기회주기
- 오래 기다린 프로세스의 우선순위 높여주기
- 우선순위가 아닌 요청순서대로 처리하는 FIFO기반 요청 큐 사용하기
