데드락(Dead Lock)이란?
'교착 상태'라고도 하며, 한정된 자원을 여러 곳에서 사용하려고 할 때 발생
- 멀티 프로그래밍 환경에서 한정된 자원을 사용하려고 서로 경쟁하는 상황 발생
- 어떤 프로세스가 자원 요청을 했을 때 그 시각에 그 자원을 사용할 수 없는 상황이 발생 -> 프로세스 대기
- 대기 상태로 들어간 프로세스들이 실행하지 못할 때 = 교착 상태
1. 데드락의 발생 조건
- 한 시스템 내에서 다음 네 가지 조건이 동시에 성립할 때에 발생
- 아래의 네 가지 조건 중 하나라도 성립하지 않다면 교착 상태 해결 가능!
1) 상호 배제 (Mutual Exclusion)
자원 하나 당 프로세스 하나만 사용할 수 있어야함
2) 점유 대기 (Hold and Wait)
최소한 하나의 자원을 점유하고 있으면서 다른 프로세스에 할당되어 사용하고있는 자원을 추가로 점유하기 위해서 대기하는 프로세스가 있어야함
3) 비선점 (No Preemption)
다른 프로세스에 할당된 자원은 사용이 끝날 때까지 강제로 뺏을 수 없음
4) 순환 대기 (Circular wait)
프로세스의 집합 {p0, p1, ... , pn}이 있을 때, p0은 p1이 점유한 자원을 대기하고 p1은 p2가 점유한 자원을 대기하고 pn은 p0이 점유한 자원을 요구해야 함
2. 데드락의 처리
1) 교착 상태 예방 및 회피
교착 상태가 되지 않도록 보장하기 위해 교착 상태를 예방하거나 회피하는 프로토콜을 이용하는 방법
2) 교착 상태 탐지 및 회복
교착 상태가 되도록 허용한 다음에 회복시키는 방법
3) 교착 상태 무시
대부분의 시스템은 교착 상태가 잘 발생하지않는다. 교착 상태 예방, 탐지, 회피, 복구하는 것은 비용 부담 증가
3. 교착 상태 예방 (Prevention)
- 교착 상태 발생 조건 중 하나를 제거함으로써 해결
- 자원 낭비가 심함
1) 상호 배제 부정
여러 개의 프로세스가 공유 자원을 사용할 수 있게함
2) 점유 대기 부정
프로세스가 실행되기 전, 필요한 모든 자원 할당
3) 비선점 부정
자원을 점유하고 있는 프로세스가 다른자원을 요구할 때, 점유하고 있는 자원을 반납하고 요구한 자원을 기다리게 함
4) 순환 대기 부정
프로세스의 집합 {p0, p1, ... , pn}이 있을 때, p0은 p1이 점유한 자원을 대기하고 p1은 p2가 점유한 자원을 대기하고 pn은 p0이 점유한 자원을 요구해야 함
4. 교착 상태 회피 (Avoidance)
- 교착 상태가 발생하면 피하는 방법
- 은행원 알고리즘 (Banker's Algorithm)
E.J.Dijkstra가 제안한 방법으로 은행에서 모든 고객의 요구가 충족되도록 현금을 할당하는 데에서 유래한 기법
프로세스가 자원을 요구할 때, 시스템은 자원을 할당한 후에도 안정상태로 남아있는 지를 사전에 검사하여 교착 상태를 회피하는 기법이다. 안정 상태에 있으면 자원을 할당하고, 그렇지 않으면 다른 프로세스들이 자원을 해지할 때까지 대기한다.
5. 교착 상태 탐지 (Detection)
- 자원 할당 그래프를 통해 교착 상태를 탐지할 수 있음
1) Pi -> Rj
프로세스 Pi로부터 자원 Rj로의 방향 간선
프로세스 Pi가 Rj의 자원을 요청하는 것으로, 현재 이 자원을 기다리는 상태이다.
2) Rj -> Pi
자원 Rj로부터 프로세스 Pi로의 방향 간선
자원 Rj가 프로세스 Pi에 할당된 것을 의미한다.
- 자원을 요청할 때마다 탐지 알고리즘을 실행하면, 오버헤드가 발생한다.
오버헤드(overhead)는 어떤 처리를 하기 위해 들어가는 간접적인 처리 시간 · 메모리 등을 말한다.
예를 들어 A라는 처리를 단순하게 실행한다면 10초 걸리는데, 안전성을 고려하고 부가적인 B라는 처리를 추가한 결과 처리시간이 15초 걸렸다면, 오버헤드는 5초가 된다. 또한 이 처리 B를 개선해 B'라는 처리를 한 결과, 처리시간이 12초가 되었다면, 이 경우 오버헤드가 3초 단축되었다고 말한다
6. 교착 상태로부터 회복 (Recovery)
- 교착 상태를 일으킨 프로세스를 종료 or 할당된 자원을 해제함으로써 회복하는 것을 의미함
- 프로세스를 종료하는 방법
1) 교착 상태의 프로세스를 모두 중지
2) 교착 상태가 제거될 때까지 한 프로세스씩 중지
- 자원을 선점하는 방법
1) 교착 상태의 프로세스가 점유하고 있는 자원을 선점하여 다른 프로세스에게 할당하며, 해당 프로세스를 일시 정지 시키는 방법
2) 우선 순위가 낮은 프로세스, 수행 횟수가 적은 프로세스 등을 위주로 프로세스의 자원을 선점하는 방법
출처 및 참고 : includestdio.tistory.com/12