Deadlock(교착 상태)

여러 프로세스가 서로의 자원을 점유하고 기다리면서 진행이 멈추는 상태로, 서로가 서로의 자원을 기다리고 있는 상태를 말한다. 교착 상태에서는 어떤 프로세스도 진행하지 못하고 무한정 기다리게 될 수 있다.

교착 상태 발생 조건

교착 상태는 다음의 네 가지 조건이 있으며, 네 가지 모든 조건이 동시에 성립할 때 교착 상태가 발생한다.

1. 상호 배제(Mutual Exclusion): 자원은 한 번에 한 프로세스만 사용할 수 있어야 한다.

2. 점유 대기(Hold and Wait): 최소한 하나의 자원을 점유한 상태에서 다른 자원을 기다려야 한다.

3. 비선점(No Preemption): 다른 프로세스가 자원을 강제로 빼앗을 수 없어야 한다.

4. 원형 대기(Circular Wait): 각 프로세스는 순환적으로 다음 프로세스가 요구하는 자원을 가지고 있어야 한다.

위 조건들이 동시에 모두 충족하면 교착상태가 발생하게 되며, 발생했을 때는 시스템을 다시 시작하거나 프로세스를 강제 종료시켜야 한다.

교착 상태 해결

교착 상태를 해결하기 위해서는 애초에 위의 상황이 충족되지 않도록 예방, 회피 혹은 회복하는 방법을 사용하여 교착 상태를 해결할 수 있다.

예방

위에 명시 된 네 가지 중 하나를 충족하지 못하게 하여 교착 상태를 예방할 수 있는데, 가장 합리적인 방법은 원형 대기를 방지하는 것이다.

• 나머지 세 가지 조건은 현실적으로 방지하기 힘든 이유

  • 상호 배제 예방: 상호 배제를 없애면 모든 자원을 공유 가능하게되므로, 현실적으론 불가능

  • 점유 대기 예방: 특정 프로세스에만 자원이 모두 할당되거나 자원이 필요한 프로세스가 계속해서 자원을 기다리는 경우 발생

  • 비선점 예방: 한 프로세스 작업이 끝날 때까지 다른 프로세스가 기다려야 하는 자원이 존재할 수 있음

• 원형 대기 방지가 합리적인 이유

  • 자원을 할당할 때 순서를 정하여 할당하여 원형 대기는 더이상 발생하지 않게 되면서 간단하게 해결 가능

  • 자원을 할당할 때 순서를 정하는 작업에 대한 자원이 소모되고, 순서를 할당하는 방법에 따라 자원을 사용하는 효율이 달라질 수 있음

회피

교착 상태가 발생하지 않을 정도로만 자원을 할당하는 방식으로, 자원의 상태와 요청 상태를 고려하여 자원을 할당하는 방법이다.

회복

교착 상태를 하용하되 교착 상태가 발생하면 아래의 방식으로 회복하는 방법이다.

1. 선점을 통한 회복: 교착 상태가 해결될 때까지 다른 프로세스로부터 자원을 빼앗고 한 프로세스에 자원을 할당하여 회복

2. 프로세스 강제 종료를 통한 회복: 교착 상태에 놓인 프로세스를 모두 강제 종료하거나, 한 프로세스씩 강제 종료하여 회복

참고자료

• 혼자 공부하는 컴퓨터 구조+운영체제