Deadlock(데드락)

Deadlock(데드락)

Deadlock 이란?

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

Deadlock이 발생할 수 있는 경우

출처 : https://jwprogramming.tistory.com/12

Process1 과 Process2가 리소스1, 2 둘다를 얻어야 한다고 가정.

• t1에 P1이 리소스 A를 얻고 P2가 리소스2를 얻습니다.
• t2 때 P1은 리소스2를, P2는 리소스1을 기다리지만, 서로에게 할당되어 있기 때문에 무한정 기다리게 됩니다.

※ 멀티 프로그래밍 환경에서 한정된 자원을 사용하려 서로 경쟁하는 상황에 Deadlock이 발생할 수 있습니다.

Deadlock 발생 조건

아래의 4가지 조건이 모두 성립 할 때 발생합니다.

1) 상호 배제 (Mutual Exclusion)

• 자원은 한 번에 한 프로세스만이 사용할 수 있어야 합니다.

2) 점유 대기( Hold and wait)

• 최소한 하나의 자원을 점유하고, 다른 프로세스에 할당된 자원을 추가로 점유하기 위해 대기하는 프로세스가 있어야 합니다.

3) 비선점 (No Preemption)

• 다른 프로세스에 할당된 자원은 강제로 빼앗을 수 없어야 합니다.

4) 순환 대기(Circular wait)

• 프로세스의 집합에서 P0는 P1의 자원을 대기하고, P1은 P2의 자원을 대기하고, ... Pn은 P0의 자원을 대기해야 합니다.

Deadlock 처리

1) 교착 상태 예방(Prevention) 및 회피(Avoidance)

• 예방(Prevention) 방법
  • 교착 상태 발생 조건 중 하나를 제거 (자원의 낭비가 심합니다.)
  • 1) 상호배제부정 : 여러 프로세스가 공유 자원을 사용할 수 있도록 합니다.
  • 2) 점유대기부정 : 프로세스가 실행되기 전 필요한 모든 자원을 할당합니다.
  • 3) 비선점부정 : 자원을 점유하고 있는 프로세스가 다른 자원을 요구할 때 점유하고 있는 자원을 반납하고, 요구한 자원을 사용하기 위해 기다리게 합니다.
  • 4) 순환대기부정 : 자원에 고유한 번호를 할당하고, 번호 순서대로 자원을 요구하도록 합니다.
• 회피(Avoidance) 방법
  • 교착 상태가 발생하면 피해나가는 방법
  • 은행원 알고리즘(Banker's Algorithm)

은행원 알고리즘
E.J.Dijkstra가 제안한 방법으로, 은행에서 모든 고객의 요구가 충족되도록 현금을 할당하는 데서 유래한 기법입니다.
프로세스가 자원을 요구할 때, 시스템은 자원을 할당한 후에도 안정 상태로 남아있는 지를 사전에 검사하는 기법 (불안정하다면 다른 프로세스들이 자원을 해지할 때 까지 대기)

2) 교착 상태 탐지(Detection) 및 회복(Recovery)

교착 상태가 되도록 허용한 뒤 회복시키는 방법

• 탐지(Detection) 방법
  • 자원 할당 그래프를 통해 교착 상태를 탐지할 수 있습니다.
  • 
    출처 : https://jwprogramming.tistory.com/12
  • 프로세스 Pi로부터 자원 Rj로의 방향 간선은 Pi -> Rj로 표현하며 이것은 프로세스 Pi가 자원 Rj를 요청하는 것으로 이 자원을 기다리는 상태입니다.
  • 자원 Rj로부터 프로세스 Pi로의 방향 간선은 Rj -> Pi로 표현하며 자원이 프로세스 Pi에 이미 할당된 것을 의미합니다.
  • 자원을 요청할 때마다 탐지 알고리즘을 실행하면 그에 대한 오버헤드가 발생합니다.
• 회복(Recovery) 방법
  • 교착 상태를 일으킨 프로세스를 종료하거나, 할당된 자원을 해제함으로써 회복합니다.
  • 프로세스 종료 방법
    • 1) 교착 상태의 프로세스를 모두 중지
    • 2) 교착 상태가 제거될 때까지 한 프로세스씩 중
  • 자원을 선점하는 방법
    • 1) 교착 상태의 프로세스가 점유하고 있는 자원을 선점하여 다른 프로세스에게 할당하며, 해당 프로세스를 일시 정지시키는 방법
    • 2) 우선 순위가 낮은 프로세스, 수행된 횟수가 적은 프로세스 등을 위주로 프로세스의 자원을 선점합니다.

출처
개발자를 꿈꾸는 프로그래머
나무위키 - 데드락