데드락 (DeadLock)
데드락이란 2개 이상의 프로세스나 스레드가 서로 자원을 얻지 못해 다음 처리를 하지 못하는 상태이다.
무한히 다음 자원을 기다리게 되는 상태를 말한다.
시스템적으로 한정된 자원을 여러 곳에서 사용하려고 할 때 발생한다.
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 대기 상태에 빠짐
→ 이것이 바로 DeadLock이다.
데드락 (DeadLock) 발생 조건
4가지 조건 모두 성립해야 데드락이 발생한다. 즉, 하나라도 성립되지 않으면 데드락 문제를 해결할 수 있다.
1. 상호 배제(Mutual Exclusion)
- 자원은 한 번에 한 프로세스만 사용할 수 있어야 한다.
2. 비선점 (Non-preemption)
- 다른 프로세스에 할당된 자원은 사용이 끝날때까지 강제로 뺏을수 없다.
3. 점유 대기(Hold and Wait)
- 최소한 하나의 자원을 점유하고 있으면서, 다른 프로세스에 할당되어 사용하고 있는 자원을 추가로 점유하기 위해 대기하는 프로세스가 있어야 한다.
4. 순환 대기(Circular Wait)
- 프로세스의 집합에서 순환 형태로 자원을 대기하고 있어야 한다.
데드락 해결법
1. 예방(Prevention)
교착 상태 발생 조건 중 하나를 제거하면서 해결한다. (자원 낭비가 매우 심하다.)
- 상호 배제 부정: 여러 프로세스가 공유 자원 사용
- 점유 대기 부정: 프로세스 실행전 모든 자원을 할당
- 비선점 부정: 자원 점유 중인 프로세스가 다른 자원을 요구할 때 가진 자원 반납
- 순환 대기 부정: 자원에 고유번호 할당 후 순서대로 자원 요구
2. 회피(Avoidance)
교착 상태 발생 시 피해나가는 방법
은행원 알고리즘(Banker's Algorithm)
- 은행에서 모든 고객의 요구가 충족되도록 현금을 할당하는데서 유래
- 프로세스가 자원을 요구할 때, 시스템은 자원을 할당한 후에도 안정 상태로 남아있게 되는지 사전에 검사하여 교착상태 회피
- 안정 상태가 되면 자원 할당, 아니면 다른 프로세스들이 자원 해지까지 대기
자원 할당 그래프 알고리즘(Resource-Allocation Graph Algorithm)
- 자원과 프로세스에 요청 간선과 할당 간선을 적용하여 교착 생태를 회피하는 알고리즘
- 프로세스가 자원을 요구 시 요청 간선을 할당 간선으로 변경 했을 시 사이클이 생성 되는지 확인
- 사이클이 생성된다 하여 무조건 교착상태인 것은 아니다
- 자원에 하나의 인스턴서만 존재 시 교착 상태로 판별한다.
- 자원에 여러 인스턴스가 존재 시 교착 상태 가능성으로 판별한다.
- 사이클을 생성하지 않으면 자원을 할당한다.
3. 탐지(Detection)
말 그대로 시스템에 데드락이 발생했는지에 대한 여부를 탐지하고 회복 기법 알고리즘에 활용하는 것을 의미한다.
교착상태가 탐지 되었다면 회복 기법을 통해 교착상태를 복구한다.
자원을 요청할 때마다 탐지 알고리즘을 실행하면 그에 대한 오버헤드(성능 저하)가 발생한다.
4. 회복(Recovery)
데드락을 탐지 기법을 통해 발견했다면, 순환 대기에서 벗어나 데드락으로부터 회복하기 위한 방법을 사용한다.
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프로세스 종료 방법
- 교착 상태에 빠진 모든 프로세스를 중지
- 교착 상태가 제거될 때까지 하나씩 프로세스 중지
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자원 선점 방법
- 교착 상태의 프로세스가 점유하고 있는 자원을 선점해 다른 프로세스에게 할당
- 우선 순위가 낮은 프로세스나 수행 횟수가 적은 프로세스 위주로 프로세스 자원 선점
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