Dead Lock ( 교착 상태 )

교착 상태란 여러 프로세스나 스레드가 자원을 요청할 때 발생할 수 있는 문제입니다. 각 프로세스가 다른 프로세스가 보유한 자원을 기다리면서, 그 자원들이 동시에 다른 프로세스에 의해 요구되어 아무도 진행하지 못하고 영원히 기다리는 상태를 말합니다. 흔히 다중프로세스나 다중스레드에 발생할 수 있는 문제이며 이 교착 상태가 발생할 수 있는 조건은 다음과 같이 있습니다.

1. 상호배제 : 하나의 자원을 동시에 하나의 프로세스만 사용할 수 있어야 한다.
2. 점유대기 : 어떤 프로세스가 하나 이상의 리소스를 점유하고 있으면서 다른 프로세스가 가지고 있는 리소스를 요구하고 있습니다.
3. 비선점 : 프로세스가 사용 중인 자원은 중간에 다른 프로세스가 빼앗을 수 없어야 합니다.
4. 환형대기 : 각 프로세스는 원을 그리며 다음 프로세스가 요구하는 자원을 가지고 있습니다.

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교착 상태 예방

• 상호배제 조건의 제거
  한 번에 하나의 프로세스만이 특정 자원을 사용할 수 있도록 하는 것입니다.  이 조건을 실질적으로 불가능한 경우가 많으니, 가능한 경우에는 자원 공유를 통해 해결 할 수 있습니다.
• 점유와 대기 조건의 제거
  프로세스가 자원을 요청할 때, 다른 어떤 자원도 보유하지 않은 상태에서만 요청할 수 있도록 하는 방법입니다.  이 방법은 자원의 활용성을 낮출 수 있고 프로세스가 요구하는 자원을 파악하는 데에 대한 비용과 같은 단점이 있습니다.
• 비선점 조건의 제거
  이미 할당된 자원을 프로세스가 사용중일때 다른 프로세스가 강제로 회수 할 수 있도록 합니다. 이 방법은 우선순위가 높은 프로세스부터 우선적으로 자원을 할당하며 자원의 우선순위 관리가 필요합니다.
• 환형 대기 조건의 제거
  자원에 순서를 부여하고, 각 프로세스가 오름차순으로만 자원을 요청할 수 있도록 합니다.

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교착 상태 회피

교착 상태 회피는 교착 상태를 무분별한 자원 할당으로 인해 발생했다고 간주하며 교착 상태가 발생하는 조건인지 확인하면서 적절히 회피하는 방법입니다. 프로세스가 자원을 요청할 때마다 시스템의 상태를 검사하여 그 요청이 시스템을 교착상태로 만들 가능성이 있는지를 판단합니다. 시스템을 교착 상태로 이끌 가능성이 있다면 요청을 거부 혹은 지연시키게 됩니다.

자원의 총 갯수와 할당된 자원의 수를 기준으로 시스템을 안정 불안정 상태로 나누고 시스템을 안정상태로 유지하는 은행원 알고리즘(Banker`s) 이 있습니다.

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교착 상태 무시

예방 혹은 회피기법을 프로그래밍해서 넣으면 성능에 영향이 있기에 특별한 조치를 취하지 않는 방법입니다. 이를 타조 알고리즘( Ostrich Algorithm, 비용이 큰 예외 처리나 동기화를 일부러 생략하고 드물게 생기는 문제는 무시) 이라고 하며 교착 상태의 발생 확률이 낮은 상황에서 사용합니다. 유닉스나 윈도우 등의 운영체제는 이 방법을 사용합니다.

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교착 상태 탐지 

교착상태 탐지는 주기적으로 또는 특정 조건 하에서 시스템을 검사하여 교착상태의 존재 여부를 확인하는 과정입니다. 탐지 알고리즘은  각 자원 유형이 하나의 인스턴스만 가지고 있는 경우에 그래프 변형을 사용하여 각 프로세스의 자원 요청이 안전 상태를 유지할 수 있는지 결정하는 자원 할당 그래프 알고리즘으로 확인할 수 있습니다.

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교착 상태 회복

교착 상태를 탐지한 후에는 시스템을 다시 정상 상태로 복구해야 합니다. 교착 상태에서 회복하는 방법에는 선점을 통한 회복과 프로세스의 강제 종료를 통한 회복이 있습니다.