[운영체제] 교착상태 해결 기법

October 4, 2023

교착상태 해결 기법 - 회피

교착상태의 예방보다 덜 엄격한 조건을 요구함으로써 자원을 좀 더 효율적으로 이용하는 것을 목적으로 함

교착상태가 일어날 가능성을 인정하고(세 가지 필요조건 허용) 교착상태가 일어나려고 할 때 적절히 회피하며, 이는 예방보다 더 병행성을 허용함

프로세스의 시작 거부
- 프로세스의 요구가 교착상태를 일으킬 수 있다면 프로세스 시작을 중지 함
- e.g.) 현재 수행 중인 모든 프로세스의 최대 자원 요구량과 새로운 프로세스의 최대 요구량을 합한 자원 요구량을 수용할 수 있으면 새로운 프로세스를 수용
자원 할당의 거부
- 프로세스가 요청한 자원을 할당했을 때, 교착상태가 발생할 수 있다면 요청한 자원을 할당하지 않음
- 일반적으로 은행가 알고리즘(Banker’s Algorithm)이라 부름
- 교착상태 회피를 위해 자원이 언제 요구되는지에 대한 추가정보가 필요함
- 각 프로세스마다 요청과 해제에 대한 정확한 순서를 파악하고 있다면 요청에 따른 프로세스 대기 여부를 결정 가능함 - 요구를 받아들일 지 또는 기다리게 할지를 결정하기 위해 각 프로세스에 대한 요구와 해제를 미리 알고 있어야 함
- 필요한 정보의 양과 종류에 따라 다양한 교착상태 회피 알고리즘을 적용 할 수 있음
- 프로세스가 요청할 자원마다 최대치 정보를 미리 파악할 수 있다면 시스템이 교착상태가 되지 않을 확실한 알고리즘을 만들 수 있음

교착상태 회피 알고리즘은 시스템이 순환-대기 조건이 발생하지 않도록 자원 할당 상태를 검사함
자원 할당 상태는 사용 가능한 자원의 수, 할당된 자원의 수, 프로세스들의 최대 요구 수에 의해 정의됨
안정한 상태
- 각 프로세스에 자원을 할당할 수 있고(최대치까지), 교착상태를 방지할 수 있음
- 프로세스의 순서 <P1, P2, …, Pn>이 안정 순서란 의미는 모든 Pi가 요청하는 자원이 현재 사용 가능한 자원과 j > i인 모든 Pj가 점유하고 있는 자원들로 충족될 수 있음을 나타냄
- 프로세스가 Pi가 필요한 자원을 즉시 사용할 수 없다면, Pi는 모든 Pj가 끝날 때까지 기다렸다가 자원을 확보, 필요한 모든 자원 확보 시 지정된 작업을 끝내고 자원을 반납함
- Pi가 종료하면 Pi+1은 필요한 자원을 확보할 수 있으므로 처리를 계속 진행할 수 있음
불안정한 상태
- 안정한 상태처럼 프로세스의 자원 할당 및 해제의 순서가 명확히 존재하지 않는 경우

동일한 자원 12개와 프로세스 P0, P1, P2를 가진 시스템의 경우를 예를 들어 시스템 상태 변환을 설명함

프로세스 P0은 자원을 10개 요구, P1은 4개, P2는 9개 요구함
t0 시간에 프로세스 P0가 자원을 5개 점유, 프로세스 P1은 2개, 프로세스 P2는 2개를 점유 할 경우 사용가능한 자원은 3개임
실행 과정
- t0시간에 시스템은 안정상태이며, <P1, P0, P2> 순서는 안정 조건을 만족함
- 프로세스 P1은 사용가능한 자원을 2개 할당받아 실행한 후 반납 가능하므로 시스템의 여분 자원은 5개임
- P0은 사용가능한 자원 5개를 할당받아 실행 한 후 반납가능함
- 프로세스 P2가 필요한 자원을 할당받고 실행한 후 반납가능함

실행 과정
- 프로세스 P1은 사용가능한 자원 2개를 할당받아 실행한 후 장치를 반환
- 프로세스 P0은 자원 5개를 할당 받았지만 최대 10개가 필요하므로 5개를 더 요청하나, 최대 사용량만큼 자원을 할당할 수 없으므로 대기
- 프로세스 P2는 추가로 자원을 6개 요청하므로, 시스템은 교착상태가 됨
해결 방법
- 다른 프로세스들이 처리를 종료하고 자원을 반납할 때 까지 프로세스 P2를 대기시키면 교착상태를 회피할 수 있음