[기술 면접] 6. 교착상태(Deadlock)와 경쟁상황(Race Condition)에 대해서 설명해주세요.

저번 시간에 이어, 이번 시간엔 교착상태(Deadlock)와 경쟁상황(Race Condition)에 대해 알아보겠습니다. 저번 시간에 배운 임계영역 개념과 밀접한 관련이 있으니, 이전의 포스팅을 먼저 정독하시길 권해드립니다.

Q: 교착상태(Deadlock)와 경쟁상황(Race Condition)에 대해서 설명해주세요.

둘 이상의 thread가 다른 tread가 점유하고 있는 자원을 서로 기다릴 때, 무한 대기에 빠지는 상황을 말합니다. 발생 조건으로는 상호 배제(mutual exclusion), 점유 대기(hold-and-wait), 비선점(no deadlock), 순환 대기(circular wait)이며, 문제를 해결하는 방법에는 무시, 예방, 회피, 탐지-회복의 4가지 방법이 있습니다.

• Deadlock 해결 방법

기법	설명	비고
무시	deadlock 발생 확률이 낮은 시스템에서 아무런 조치도 취하지 않고 deadlock을 무시하는 방법	– 무시 기법은 시스템 성능 저하가 없다는 장점이 있습니다. – 현대 시스템에서는 deadlock이 잘 발생하지 않고, 다른 해결비용이 크기 때문에 무시 방법이 많이 사용됩니다.
예방	교착 상태의 4가지 발생 조건중 하나가 성립하지 않게 하는 방법	– 순환 대기 조건이 성립하지 않도록 하는 것이 현실적으로 가능한 예방 기법입니다. – 자원 사용의 효율성이 떨어지고 비용이 큽니다.
회피	thread가 앞으로 자원을 어떻게 요청할 지에 대한 정보를 통해 순환 대기 상태가 발생하지 않도록 자원을 할당하는 방법	– 자원 할당 그래프 알고리즘, 은행원 알고리즘 등을 사용하 여 자원을 할당하는 deadlock을 회피합니다.
탐지 회복	시스템 검사를 통해 deadlock발생을 탐 지하고, 이를 회복시키는 방법	– 자원 사용의 효율성이 떨어지고 비용이 큽니다 – 프로세스를 한 번에, 혹은 순차적으로 중지

Q: 뱅커 알고리즘(Banker’s Algorithm)이 무엇인가요?

프로세스가 자원을 요구할 때, 시스템은 자원을 할당한 후에도 안정 상태로 남아있게 되는지 사전에 검사(시뮬레이션)하여 교착상태를 회피합니다. 안정상태가 예상되면 자원할당, 아니면 다른 프로세스들의 자원해지까지 대기하도록 합니다.

Q: 뱅커 알고리즘(은행원 알고리즘)의 단점을 알고 있나요?

교착 상태 회피 알고리즘을 실행하면 자원 소모량이 늘고 시스템 과부하가 올 수 있습니다. 추가로 사용자의 수는 항상 변하기 때문에 남아있는 자원 수를 계산하기 까다롭습니다.

Q: Deadlock은 언제 발생하나요?

상호 배제, 점유 대기, 비선점, 순환 대기의 4가지 조건이 동시에 성립할 때 발생할 수 있습니다. 상호 배제는 동시에 한 thread만 자원을 점유할 수 있는 상황이고, 점유 대기는 thread가 자원을 보유한 상태에서 다른 thread가 보유한 자원을 추가적으로 기다리는 상황입니다. 또 비선점은 다른 thread가 사용 중인 자원을 강제로 선점할 수 없는 상황을 뜻하고, 순환 대기는 대기 중인 thread들이 순환 형태로 자원을 대기하는 상황을 말합니다.

마치며

이번 시간에는 교착상태(Deadlock), 경쟁상태(Race Condition)에 대해 알아보았습니다.

다음 시간에는 메모리 단편화가 무엇인지에 대해 알아보겠습니다.