[OS] DeadLock

데드락(DeadLock)

프로세스가 자원을 얻지 못해서 다음 처리를 하지 못하는 상태 -> ‘교착상태’ 라고 부름

시스템적으로 한정된 자원을 여러곳에서 사용하려고 할 때 발생

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 ‘교착상태’ 발생

데드락 발생 조건

-> 4가지 모두 성립해야 데드락 발생(필요 충분 조건) -> 하나라도 성립하지 않으면 데드락은 발생하지 않음

1. 상호 배제(Mutual exclustion)
   • 자원은 한번에 한 프로세스만 사용
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 끝날때까지 강제로 빼앗을 수 없음
4. 순환 대기(Circular wait)
   • 프로세스의 집합에서 순환 형태로 자원 대기

데드락을 해결하는 방법

데드락을 처리하는 방법으론 다음과 같은 4가지 방법이 있다.

1. 예방(prevention)
   • 교착 상태 발생 조건 중 하나를 제거하면서 해결 -> 하지만 자원 낭비가 심함
   • 상호배제 제거 : 여러 프로세스가 공유 자원 사용
   • 점유대기 제거 : 프로세스 실행 전 모든 자원 할당
   • 비선점 제거 : 자원 점유 중인 프로세스가 다른 자원을 요구할 때 가진 자원 반납
   • 순환대기 제거 : 자원에 고유번호 할당 후 순서대로 자원 요구
2. 회피(avoidance)
   • 교착 상태 발생 시 피해가는 방법
   • 은행원 알고리즘(Banker's Algorithm)
   • 은행에서 모든 고객의 요구가 충족되도록 현금을 할당하는 것에 대해서 유래
   • 프로세스가 자원을 요구할 때, 시스템은 자원을 할당한 후에도 안정 상태로 남아있게 되는지 사전에 검사하여 교착상태 회피
   • 안정 상태면 자원 할당, 아니면 다른 프로세스들이 자원 해지까지 대기

다음으로 나오는 2가지 방법은 일단 데드락은 허용한 다음에 회복시키는 방법

1. 탐지(Detection)
   • 자원 할당 그래프를 통해 교착상태 탐지
   • 자원 요청 시, 탐지 알고리즘을 실행시켜 그에 대한 오버헤드 발생
2. 회복(Recovery)
   • 교착 상태 일으킨 프로세스를 종료하거나 할당된 자원을 해제시켜 회복

   프로세스 회복 방법

   • 교착상태의 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)
   • 우선 순위가 낮은 프로세스나 수행 횟수 적은 프로세스 위주로 프로세스 자원 선점

생각해볼 질문

1. 데드락이 무엇인지? 발생조건에 대해 말해보세요.
2. 은행원 알고리즘에 대해 설명해보세요.
3. 식사하는 철학자 문제에 대해 설명해보세요. 그리고 해결책을 말해보세요.

Reference

Gyoogle 님