데드락(Deadlock)

데드락이란?

프로세스가 자원을 얻지 못해 다음 처리를 하지 못하는 상태

예를 들어 P1과 P2가 리소스 A,B 둘 다를 얻어야 한다고 가정한다. t1(첫 번째 시간)에 P1이 리소스 A를 얻고 P2가 리소스 B를 얻었다면 t2(다음 시간)때 P1은 리소스 B를, P2는 리소스 A를 기다리게 된다. 하지만 서로 원하는 리소스가 상대방에게 할당되어 있기 때문에 이 두 프로세스는 무한정 기다리게 되는데 이러한 상태을 DeadLock상태라고 한다.

데드락 발생 조건

데드락은 아래 네 가지 조건이 동시에 성립 할 때 발생한다. 즉, 아래의 네 가지 조건 중 하나라도 성립하지 않도록 만든다면 데드락을 해결할 수 있다.

상호 배제 (Mutual exclusion)	자원은 한 번에 한 프로세스만이 사용할 수 있어야 한다
점유 대기 (Hold and wait)	최소한 하나의 자원을 점유하고 있으면서 다른 프로세스에 할당되어 사용하고 있는 자원을 추가로 점유하기 위해 대기하는 프로세스가 있어야 한다.
비선점 (No preemption)	다른 프로세스에 할당된 자원은 사용이 끝날 때까지 강제로 빼앗을 수 없어야 한다
순환 대기 (Circular wait)	프로세스의 집합 {P0, P1, ,…Pn}에서 P0는 P1이 점유한 자원을 대기하고 P1은 P2가 점유한 자원을 대기하고 P2…Pn-1은 Pn이 점유한 자원을 대기하며 Pn은 P0가 점유한 자원을 요구해야 한다.

데드락 처리

교착 상태 예방 및 회피	교착 상태가 되지 않도록 보장하기 위하여 교착 상태를 예방하거나 회피하는 프로토콜을 이용하는 방법
교착 상태 탐지 및 회복	교착 상태가 되도록 허용한 다음에 회복시키는 방법
교착 상태 무시	대부분의 시스템은 교착 상태가 잘 발생하지 않으며, 교착 상태 예방, 회피, 탐지, 복구하는 것은 비용이 많이 든다.

예방

• 교착 상태 발생 조건 중 하나를 제거함으로써 해결하는 방법
• 자원의 낭비가 심하다.

상호 배제 (Mutual exclusion) 부정	여러 개의 프로세스가 공유 자원을 사용할 수 있도록 한다.
점유 대기 (Hold and wait) 부정	프로세스가 실행되기 전 필요한 모든 자원을 할당한다.
비선점 (No preemption) 부정	자원을 점유하고 있는 프로세스가 다른 자원을 요구할 때 점유하고 있는 자원을 반납하고, 요구한 자원을 사용하기 위해 기다리게 한다.
순환 대기 (Circular wait) 부정	자원에 고유한 번호를 할당하고, 번호 순서대로 자원을 요구하도록 한다.

회피

• 교착 상태가 발생하면 피해나가는 방법
• 은행원 알고리즘 (Banker’s Algorithm)
  • 자원할당 요청 -> 자원이 안전한지 체크 -> (안전하다면) 자원할당
                                                            -> (안전하지 않으면) 할당거부

탐지

• 자원 할당 그래프를 통해 교착 상태 탐지
• 자원을 요청할때마다 자원 할당 알고리즘을 실행하면 오버헤드 발생

회복

• 교착 상태를 일으킨 프로세스를 종료하거나, 할당된 자원을 해제함으로써 회복
  

프로세스를 종료하는 방법

• 교착 상태의 프로세스를 모두 중지
  
• 교착 상태가 제거될 때까지 한 프로세스씩 중지

자원을 선점하는 방법

• 교착 상태의 프로세스가 점유하고 있는 자원을 선점하여 다른 프로세스에게 할당하며, 해당 프로세스를 일시 정지 시키는 방법
  
• 우선 순위가 낮은 프로세스, 수행된 횟수가 적은 프로세스 등을 위주로 프로세스의 자원을 선점한다.