CS/운영체제

교착상태(DeadLock)

백수왕 2024. 7. 4. 16:45

교착상태

 

두 개 이상의 프로세스나 스레드가 서로 자원을 얻지 못해 다음 처리를 하지 못하여 무한히 다음 자원을 기다리는 상태를 말한다.

 

시스템적으로 한정된 자원을 여러 곳에서 사용하려 할 때 발생한다.

 

 

 

데드락이 일어나는 경우

 

  • Thread2는 A를 점유하고 있으면서 B의 자원을 요청, B의 자원을 습득할 때 까지 대기
  • Thread3는 B를 점유하고 있으면서 A의 자원을 요청, A의 자원을 습득할 때 까지 대기
  • 서로 상대방이 자원을 내놓기를 바라면서 무기한 연기에 빠지는 상황

현재 서로 원하는 자원이 상대방에 할당되어 있어서 두 프로세스는 무한정 wait 상태에 빠진다.

 

 

 

데드락 발생 조건

 

데드락은 4가지 조건이 모두 성립해야 발생한다.(하나라도 성립하지 않으면 데드락 문제를 해결할 수 있다)

 

  1. 상호 배제
    • 자원은 한번에 한 프로세스만 사용할 수 있다.
  2. 점유 대기
    •  최소한 하나의 자원을 점유하고 있으면서 다른 프로세스에 할당되어 사용하고 있는 자원을 추가로 점유하기 위해 대기하는 프로세스가 존재해야 한다.
  3. 비선점
    • 다른 프로세스에 할당된 자원은 사용이 끝날 때까지 강제로 빼았을 수 없다.
  4. 순환 대기
    • 프로세스의 집합에서 순환 형태로 자원을 대기하고 있어야 한다.

 

 

 

데드락 처리

 

1. 예방

  • 데드락 발생 조건 중 하나를 제거하면서 해결한다. ( 자원 낭비가 엄청 심하다 )
    • 상호배제 부정 :  여러 프로세스가 공유 자원을 사용.
    • 점유대기 부정 : 프로세스 실행 전 모든 자월을 할당.
    • 비선점 부정 : 자원을 점유 중인 프로세스가 다른 자원을 요구할 때 가진 자원 반납
    • 순환대기 부정 : 자원에 고유번호 할당 후  순서대로 요구

 

2. 회피

  • 교착 상태 발생 시 피해나가는 방법 (은행원 알고리즘)
    1. 은행에서 모든 고객의 요구가 충족되도록 현금을 할당하는 곳에서 유래되었다.
    2. 은행원 알고리즘은 데드락에 빠질 가능성이 있는지 판단하기 위해 상태를 safe state와 unsafe state로 나눈다.
    3. 은행원 알고리즘에서 운영체제는 안전 상태를 유지 할 수 있는 요구만 수락하고 불안전 상태를 초래할 사용자의 요구는 나중에 만족될 수 있을때까지 계속 거절한다.
    4. 이러한 알고리즘의 단점으로는 할당할 수 있는 자원의 수가 일정해야 하며 항상 불안전 상태를 방지해야 하므로 자원의 이용도가 낮아지게 되어 채택하고 있지 않다.

 

3. 탐지

  • 자원 할당 그래프를 통해 교착 상태를 탐지한다.
  • 자원 요청 시, 탐지 알고리즘을 실행시켜 그에 대한 오버헤드를 발생한다

 

4. 회복

  • 교착 상태 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 프로세스 일시정지).
      • 우선 순위가 낮은 프로세스나 수행 횟수 적은 프로세스 위주로 프로세스 자원 선점.

 

 

 

 

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