CS - Operating System - 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 상태

시스템적으로 한정된 자원을 여러 곳에서 사용하려고 할 때 발생한다.

 

 

데드락이 일어나는 경우

 

프로세스 1과 2가 자원 1,2를 모두 얻어야 한다고 가정해보자

 

t1 : 프로세스1이 자원1을 얻음 /  프로세스2가 자원2를 얻음

t2 : 프로세스1은 자원2를 기다림 / 프로세스 2는 자원1을 기다림

 

현재 서로 원하는 자원이 상대방에 할당되어 있어서 두 프로세스는 무한정 wait 상태에 빠짐

-> DeadLock

 

(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 (DeadLock) 발생 조건

 

4가지 모두 성립해야 데드락 발생

 

1. 상호 배제 (Mutual Exclusion)

 

-> 자원은 한번에 한 프로세스만 사용할 수 있음

 

2. 점유 대기 (Hold and wait)

 

-> 할당된 공유자원을 이용하는 동시에 다른 자원을 기다림

 

3. 비선점 (No preemption)

 

-> 다른 프로세스에 할당된 자원은 강제로 빼았을 수 없음

 

4. 순환 대기 (Circular wait)

 

-> 프로세스의 집합에서 순환 형태로 자원을 대기하고 있어야 함

 

 

데드락(DeadLock) 처리

 

1. 예방 (prevention)

 

교착 상태 발생 조건 중 하나를 제거하면서 해결한다 (자원 낭비가 심한 단점 존재)

 

• 상호배제 부정 : 여러 프로세스가 공유 자원 사용
• 점유대기 부정 : 프로세스 실행 전 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 프로세스들의 자원 해지 대기

 

교착 상태를 탐지 & 회복

 

교착 상태가 되도록 허용한 다음 회복시키는 방법

 

1. 탐지 (Detection)

 

자원 할당 그래프를 통해 교착 상태를 탐지함

 

2. 회복 (Recovery)

 

교착 상태 일으킨 프로세스를 종료하거나, 할당된 자원을 해제시켜 회복시키는 방법

 

• 프로세스 종료 방법
  • 교착 상태의 프로세스 모두 중지
  • 교착 상태가 제거될 때까지 프로세스 하나씩 중지
• 자원 선점 방법
  • 교착 상태의 프로세스가 점유하고 있는 자원을 선점해 다른 프로세스에게 할당 (해당 프로세스 일시정지)
  • 우선 순위가 낮은 프로세스나 수행 횟수 적은 프로세스 위주로 프로세스 자원 선점

 

 

 

 

출처

https://github.com/gyoogle/tech-interview-for-developer