데드락(Deadlock)

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데드락 (DeadLock)

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프로세스가 자원을 얻지 못해서 다음 처리를 하지 못하는 상태, 교착상태 라고도 부른다

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프로세스는 자원을 요청하고 얻지 못하면 대기상태(Waiting)으로 들어가는데 자원을 얻지 못해 영원히 waiting 상태로 대기하고 실행하지 못할 때 DeadLock이 발생했다고 한다.

•

시스템적으로 한정된 자원을 여러 곳에서 사용하려고 할 때 발생한다.

데드락의 발생조건

아래의 4가지 조건이 모두 성립해야 데드락이 발생한다. (하나라도 성립하지 않으면 데드락 X)

상호 배제(Mutual Exclusion)

•

자원은 한번에 한 프로세스만 사용할 수 있다.

점유 대기(Hold & wait)

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최소한 하나의 자원을 점유하고 있으면서 다른 프로세스에 할당되어 사용하고 있는 자원을 추가로 점유하기 위해 대기하는 프로세스가 존재해야 함

비선점 (No preemption)

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

순환 대기 (Cricular wait)

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프로세스의 집합에서 순환 형태로 자원을 대기하고 있어야 한다.

데드락의 해결 방법

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데드락이 발생하지 않도록 예방

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데드락의 발생 가능성을 인정하면서도 적절하게 회피

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데드락 발생을 허용하지만 데드락을 탐지하여 데드락에서 회복

데드락 예방 (Prevention)

데드락의 발생 조건 중 하나를 제거하면서 해결한다.

이러한 조건을 방지해서 데드락을 예방하는 방법은 시스템의 처리량이나 효율성을 떨어트리는 단점이 발생할 수 있습니다.

상호 배제 부정

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한 번에 여러 프로세스가 공유 자원을 사용할 수 있도록 한다.

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추후 동기화 관련 문제가 발생할 수 있다.

점유 대기 부정

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프로세스 실행에 필요한 모든 자원을 한꺼번에 요구하고, 허용할 때까지 작업을 보류해서, 나중에 또다른 자원을 점유하기 위한 대기 조건을 성립하지 않도록 한다.

비선점 부정

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이미 다른 프로세스에게 할당된 자원이 선점권이 없다고 가정할 때, 높은 우선순위의 프로세스가 해당 자원을 선점할 수 있도록 합니다.

순환 대기 부정

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자원에 고유번호를 할당한 후 순서대로 일정한 방향으로만 자원을 요구하여 순환 형태로 대기하지 않도록 합니다.

데드락 회피 (Avoidance)

회피 알고리즘은 자원을 할당한 후에도 시스템이 항상 Safe state에 있을 수 있도록 할당을 허용하자는 것이 기본 특징입니다.

안정 상태 (Safe State)

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시스템의 프로세스들이 요청하는 모든 자원을, 데드락을 발생시키지 않으면서도 차례로 모두에게 할당해 줄 수 있는 상태

불안정 상태

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데드락 발생 가능성이 있는 상황이며, 교착 상태(데드락)는 불안정 상태일 때 발생할 수 있습니다. 불안정 상태가 교착 상태보다 좀 더 큰 집합입니다.(즉, 교착 상태가 불안정 상태의 부분집합)

안전 순서 (Safe Sequence)

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특정한 순서로 프로세스들에게 자원을 할당, 실행 및 종료 등의 작업을 할 때 데드락이 발생하지 않는 순서

데드락 회피 - 은행원 알고리즘 (Banker's Algorithm)

어떤 자원의 할당을 허용하는지에 관한 여부를 결정하기 전에, 사전에 결정된 모든 자원들의 최대 가능한 할당량을 가지고 시뮬레이션 해서 Safe state에 들 수 있는지 여부를 검사합니다.

안정 상태면 자원을 할당하고, 아니면 다른 프로세스들이 자원 해지까지 대기합니다.

그러나 은행원 알고리즘의 경우, 이처럼 미리 최대 자원 요구량을 알아야 하고, 할당할 수 있는 자원 수가 일정해야 하는 등 사용에 있어 제약조건이 많고, 그에 따른 자원 이용도 하락 등 단점도 존재합니다.

데드락 탐지 & 회복

탐지(Detection)

자원 할당 그래프를 통해 교착 상태를 탐지함

자원 요청 시, 탐지 알고리즘을 실행시켜 그에 대한 오버헤드 발생함

회복(Recovery)

교착 상태 일으킨 프로세스를 종료하거나, 할당된 자원을 해제시켜 회복시키는 방법

프로세스 종료 방법

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교착 상태의 프로세스를 모두 중지 (정상 동작중이던 프로세스들도 중단되는 부작용)

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교착 상태가 제거될 때까지 하나씩 프로세스 중지 (매번 탐지 알고리즘을 호출 및 수행해야 하므로 오버헤드 발생)

자원 선점 방법

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교착 상태의 프로세스가 점유하고 있는 자원을 선점해 다른 프로세스에게 할당 (해당 프로세스 일시정지 시킴)

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우선 순위가 낮은 프로세스나 수행 횟수 적은 프로세스 위주로 프로세스 자원 선점