デッドロックの主な原因は、次の4つの条件が同時に満たされることです:
- 相互排除 (Mutual Exclusion): リソースは排他的に一つのプロセスまたはスレッドによって使用されることがあります。
- 保持待ち (Hold and Wait): プロセスやスレッドが現在保持しているリソースを解放しないまま、追加のリソースを要求します。
- ノンプリエンプション (No Preemption): 他のプロセスやスレッドからリソースを奪うことはできません。リソースは自発的に解放されるまで保持されます。
- 循環待ち (Circular Wait): プロセスやスレッドの間でリソースの待ち状態が循環的に発生します。
デッドロックの例を示します。例えば、2つのプロセスがそれぞれリソースAとリソースBを要求し、お互いが持っているリソースを解放しない場合、デッドロックが発生します。プロセス1がリソースAを保持しており、プロセス2がリソースBを保持している場合、プロセス1はリソースBを要求し続け、同時にプロセス2はリソースAを要求し続けます。この状態では、どちらのプロセスもリソースを解放せずに待ち続けるため、進行が停止してしまいます。
デッドロックを回避または解決する方法には、以下のような手法があります:
- デッドロック予防: デッドロックが発生する条件を回避するために、リソースの割り当てポリシーやアルゴリズムを設計します。
- デッドロック検出: デッドロックが発生したかどうかを定期的に検出し、必要に応じて回復措置を講じます。
- デッドロック回復: デッドロックが発生した場合に、プロセスやスレッドを中断したり、リソースを解放したりしてデッドロックを解消します。
- デッドロック回避: 実行時にデッドロックの可能性を避けるために、リソースの予約や要求の順序付けを行います。