5. Monitor & Deadlock - 모니터, 데드락

모니터

세마포의 단점을 개선하기 위해 조금 더 캡슐화하여 프로그래머가 정의한 ADT

cf> 세마포의 단점?

1. wait()가 와야되는데 , signal()이 옴 = 여러 프로세스들이 임계구역에 접근

2. signal()이 와야되는데, wait()가 옴 = 교착상태에 빠짐

● Monitor 구조 예시

class monitor{
    public:
    void procedure();
    void function();
 
    private:
    int count;
};

하지만, 모니터 역시 세마포와 똑같은 단점들이 존재한다.

○ 프로세스가 자원에 대한 허락을 받지 않고 자원에 엑세스한 경우

○ 프로세스가 자원에 대한 허락을 받은 다음 그 자원을 방출하지 않은 경우

○ 프로세스가 자원에 대한 허락을 받지 않았는데도 그 자원을 방출한 경우

○ 프로세스가 자원에 대한 허락을 받은 다음 방출하지 않은 상태에서 또 그 자원을 요청한 경우

Deadlock

= 교착상태 = 한정된 자원을 여러 곳에서 사용하려고 할 때 발생할 수 있다.

● 발생조건(4가지 동시에 성립)

1. 상호 배제 : 자원은 한번에 한 프로세스만 사용할 수 있어야 함

2. 점유 대기 : 최소한 하나의 자원을 점유하고, 다른 프로세스가 사용중인 자원을 추가로 점유하기 위해 대기하는 프로세스가 있어야 함

3. 비선점 : 다른 프로세스에 할당된 자원은 사용이 끝날때까지 빼앗을 수 없어야 함

4. 순환 대기 : 자원에 대한 대기가 Circular형태로 이루어져야 함

교착상태 처리에 관한 항목은 총 5가지이다.

① 교착 상태 예방(Prevention)

1. 여러 개의 프로세스가 공유 자원을 이용하도록 함

2. 프로세스가 실행되기 전 모든 자원을 할당

3. 자원을 점유하는 프로세스가 다른 자원을 요구할 때 자원을 반납하도록 함

4. 자원에 고유 번호를 할당하고, 번호 순서대로 자원을 요구

② 교착 상태 회피(Avoidance)

= Bankers Algorithm

   프로세스가 자원을 요구할 때, 시스템이 자원을 할당한 후에도 안정상태인지 사전에 검사하여 교착상태를 회피하는 것을 목표

import numpy as np
 
n_processes = int(input('Number of processes? '))
n_resources = int(input('Number of resources? '))
 
available_resources = [int(x) for x in input('Claim vector? ').split(' ')]
 
currently_allocated = np.array([[int(x) for x in input('Currently allocated for process ' + str(i + 1) + '? ').split(' ')] for i in range(n_processes)])
max_demand = np.array([[int(x) for x in input('Maximum demand from process ' + str(i + 1) + '? ').split(' ')] for i in range(n_processes)])
 
total_available = available_resources - np.sum(currently_allocated, axis=0)
 
running = np.ones(n_processes) # An array with n_processes 1's to indicate if process is yet to run
 
while np.count_nonzero(running) > 0:
    at_least_one_allocated = False
    for p in range(n_processes):
        if running[p]:
            if all(i >= 0 for i in total_available - (max_demand[p] - currently_allocated[p])):
                at_least_one_allocated = True
                print(str(p) + ' is running')
                running[p] = 0
                total_available += currently_allocated[p]
    if not at_least_one_allocated:
        print('Unsafe')
        exit()
                
print('Safe')