[컴퓨터 구조] 데드락 (DeadLock, 교착 상태)

★KEYWORD★
데드락 / 교착상태 / 한정된 자원을 여러곳에서 사용하려고 할 때 / 발생조건은 4가지 모두 성립해야 함 / 상호배제 / 점유대기 / 비선점 / 순환대기 / 해결법 : 예방, 회피, 데드락탐지 및 회복

 

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.

 

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

 

프로세스가 자원을 얻지 못해 다음 처리를 하지 못하는 상태로, '교착 상태'라고도 하며, 시스템적으로 한정된 자원을 여러 곳에서 사용하려고 할 때 발생한다.

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데드락(DeadLock) 발생 조건

4가지 모두 동시에 성립해야 데드락 발생 (하나라도 성립하지 않으면 데드락 문제 해결 가능)

 

1. 상호 배제(Mutual exclusion)

• 자원은 한번에 한 프로세스만 사용할 수 있어야 함

2. 점유 대기(Hold and wait)

• 최소한 하나의 자원을 점유하고 있으면서 다른 프로세스에 할당되어 사용하고 있는 자원을 추가로 점유하기 위해 대기하는 프로세스가 존재해야 함. 이미 자원을 사용중인데, 다른 프로세스가 사용중인 자원을 사용하기 위해 대기하고 있는 상태의 프로세스가 존재해야함

3. 비선점(No preemption)

• 다른 프로세스에 할당된 자원은 사용이 끝날 때까지 강제로 빼앗을 수 없어야 함

4. 순환 대기(Circular wait)

• 프로세스의 집합에서 순환 형태로 자원을 대기하고 있어야 함

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데드락(DeadLock) 해결법

1. 예방(prevention)

교착 상태 발생 조건 중 하나를 제거하면서 해결한다 (자원 낭비 엄청 심함)

• 상호배제 조건 방지 : 여러 프로세스가 공유 자원 사용
• 점유대기 조건 방지 : 프로세스 실행전 모든 자원을 할당 
• 비선점 조건 방지 : 자원 점유 중인 프로세스가 다른 자원을 요구할 때 가진 자원 반납 
• 순환대기 조건 방지 : 자원에 고유번호 할당 후 순서대로 자원 요구

 

2. 회피(avoidance) : Safe sequence, Safe state

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

-자원 할당 그래프 알고리즘(Resource-Allocation Graph Algorithm)

• 자원과 프로세스에 대해 요청 간선과 할당 간선을 적용하여 교착 상태를 회피하는 알고리즘
• 프로세스가 자원을 요구 시 요청 간선을 할당 간선으로 변경 했을 시 사이클이 생성 되는지 확인한다
• 사이클이 생성된다 하여 무조건 교착상태인 것은 아니다
• 사이클을 생성하지 않으면 자원을 할당한다

 

3. 데드락 탐지(Detection) 및 회복(Recovery)

먼저 시스템이 데드락 예방이나 회피법을 사용하지 않았을 때, 데드락이 발생할 수 있으니 여기에서 회복하기 위해 데드락을 탐지하고, 회복하는 알고리즘을 사용

 - 탐지 기법

• Allocation, Request, Available 등으로 시스템에 데드락이 발생했는지 여부를 탐색. 즉, 은행원 알고리즘에서 했던 방식과 유사하게 현재 시스템의 자원 할당 상태를 가지고 파악

 - 회복 기법

• 단순히 프로세스를 1개 이상 중단시키기
• 자원 선점하기

 

출처: 위키백과, 나무위키