OS - 데드락(DeadLock)

 

데드락(DeadLock)

프로세스가 자원을 얻지 못해서 다음 처리를 하지 못하는 상태, '교착 상태' 라고도 부른다.

시스템 적으로 한정된 자원을 여러 곳에서 사용하려고 할 때 발생한다.

 

위의 그림에서 프로세스1과 프로세스2가 자원 1,2를 모두 얻어야 한다고 가정해보자.

t1 : 프로세스1이 자원 1을 얻음 / 프로세스2가 자원 2를 얻음

t2 : 프로세스1은 자원 2를 기다림 / 프로세스2는 자원 1을 기다림

 

현재 서로 원하는 자원이 상대방에게 할당되어 있어서 두 프로세스는 무한정 wait 상태에 빠진다, 이 상태가 바로 데드락(DeadLock) 이라고 한다.

 

 

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) 발생조건

4가지 조건이 모두 성립해야 데드락이 발생한다.(하나라도 성립하지 않으면 데드락 문제 해결 가능)

 

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 한다.

 

3. 비선점(No preemption)

- 다른 프로세스에 할당된 자원은 사용이 끝날 때까지 강제로 빼앗을 수 없다.

 

4. 순환 대기(Circular wait)

- 프로세스의 집합에서 순환 형태로 자원을 대기하고 있어야 한다.

 

 

데드락(DeadLock) 처리

* 교착 상태를 예방 및 회피 하는 경우

1. 예방(Prevention)

교착 상태 발생 조건 중 하나를 제거하면서 해결한다.(자원 낭비가 굉장히 심하다.)

- 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 요구 할 때, 시스템은 자원을 할당한 후에도 안정 상태로 남아있게 되는지 사전에 검사하여 교착 상태를 회피한다.

- 안정 상태면 자원 할당, 아니면 다른 프로세스들이 자원을 해지할때 까지 대기한다.

 

 

* 교착 상태를 탐지 및 회복하는 경우

- 교착 상태가 되도록 허용한 다음 회복 시키는 방법이다.

 

1. 탐지(Detection)

- 자원 할당 그래프를 통해 교착 상태를 탐지한다.

- 자원 요청 시, 탐지 알고리즘을 실행시켜 그에 대한 오버헤드를 발생시킨다.

 

2. 회복(Recovery)

- 교착 상태를 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 프로세스는 일시 정지시킨다.)

- 우선 순위가 낮은 프로세스나 수행 횟수가 적은 프로세스 위주로 프로세스의 자원을 선점한다.

 

 

주요 질문

1. 데드락(교착 상태) 가 뭔가요? 발생조건에 대해 말해보세요.

2. 회피 기법인 은행원 알고리즘이 뭔지 설명해보세요.

3. 기아 상태를 설명하는 식사하는 철학자 문제에 대해 설명해보세요.

 

- 교착 상태 해결책

1. n 명이 앉을 수 있는 테이블에서 철학자를 n-1 명만 앉힌다.

2. 한 철학자가 젓가락 두 개를 모두 집을 수 있는 상황에서만 젓가락을 집도록 허용한다.

3. 누군가는 왼쪽 젓가락을 먼저 집지 않고 오른쪽 젓가락을 먼저 집도록 허용한다.

 

 

참고 : https://gyoogle.dev/blog/

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