[Operating System] 데드락 (DeadLock, 교착 상태)

데드락 (DeadLock, 교착 상태)

두 개 이상의 프로세스나 스레드가 서로 자원을 얻지 못해서 다음 처리를 하지 못하는 상태.
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 가정

• t1 : Process1이 Resource1을 얻음 / Process2가 Resource2를 얻음
• t2 :  Process1은 Resource2를 기다림 /  Process2는 Resource1 을 기다림

현재 서로 원하는 자원이 상대방에 할당되어 있어 두 프로세스는 무한정 wait 상태에 빠지는데 이것을 DeadLock 이라 한다.

 

---

DeadLock이 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 있다.
• 이때 프로세스는 대기 상태로 들어간다.
• 대기 상태로 들어간 프로세스들이 실행 상태로 변경될 수 없을 때 '교착 상태' 발생

 

데드락(DeadLock) 발생 조건

데드락이 발생하려면 4가지가 성립해야한다. 하나라도 성립하지 않으면 데드락 문제를 해결할 수 있다.

1. 상호 배제(Mutual exclusion)자원은 한번에 한 프로세스만 사용할 수 있음
2. 점유 대기(Hold and wait)최소한 하나의 자원을 점유하고 있으면서 다른 프로세스에 할당되어 사용하고 있는 자원을 추가로 점유하기 위해 대기하는 프로세스가 존재해야 함
3. 비선점(No preemption)다른 프로세스에 할당된 자원은 사용이 끝날 때까지 강제로 빼앗을 수 없음
4. 순환 대기(Circular wait)프로세스의 집합에서 순환 형태로 자원을 대기하고 있어야 함

 

데드락(DeadLock) 처리

교착 상태를 예방 & 회피

 

1. 예방(prevention)

교착 상태 발생 조건 중 하나를 제거하면서 해결한다 : 자원 낭비 매우 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(avoidance)

교착 상태 발생 시 피해나가는 방법

 

은행원 알고리즘(Banker's Algorithm)

• 은행에서 모든 고객의 요구가 충족되도록 현금을 할당하는데서 유래함
• 프로세스가 자원을 요구할 때, 시스템은 자원을 할당한 후에도 안정 상태로 남아있게 되는지 사전에 검사하여 교착 상태 회피
• 안정 상태면 자원 할당, 아니면 다른 프로세스들이 자원 해지까지 대기

 

교착 상태를 탐지 & 회복

- 교착 상태가 되도록 허용한 다음 회복시키는 방법

 

1. 탐지(Detection)

• 자원 할당 그래프를 통해 교착 상태를 탐지함
• 자원 요청 시, 탐지 알고리즘을 실행시켜 그에 대한 오버헤드 발생함

2. 회복(Recovery)

교착 상태 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 선점해 다른 프로세스에게 할당 (해당 프로세스 일시정지 시킴)
• 우선 순위가 낮은 프로세스나 수행 횟수 적은 프로세스 위주로 프로세스 자원 선점