デッドロックとは？図解でわかる【基本情報技術者試験対策】

基本情報技術者試験や応用情報技術者試験で出題されるデッドロックの問題。システム開発の現場でもよく耳にする言葉であり、エンジニアであれば知っておきたい知識です。

本記事では、デッドロックについて図解で分かりやすく解説しています。

排他制御とロック

排他制御とは

排他制御とは、共有資源を複数のタスク（プログラム）が同時に操作しても問題なく動作できる仕組みのことです。

例えば、次の図のように共有資源に対して「+1」を加算するプログラムAとプログラムBがあるとします。

本来であれば、共有資源の値が「10」でその値に対してプログラムAとプログラムBが1ずつ加算するので「12」になるはずです。

しかし、上記図では「プログラムA」と「プログラムB」が同時に共有の領域にアクセスしたため、どちらも領域から取得した「10」という値をもとに計算した結果、「12」ではなく「11」になっています。

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このように排他制御をしていないと、整合性の保たれないデータになってしまう可能性があります。

このような事態を防ぐために、共有資源に書き込みを行うときは共有資源をロックし、他タスク（プログラム）の操作を禁止するなどの制御を行います。このような制御のことを排他制御といいます。

排他制御の代表的な手法の1つとしてロックがあり、ロックには「共有ロック」と「占有ロック」があります。

共有ロックとは

共有ロックとは、対象データをロックしている間、他のタスク（プログラム）はそのデータを読み込むことはできるが、書き込むことができないロックのことです。

占有ロックとは

占有ロックとは、データがロックされている間、他のタスク（プログラム）はそのデータを読み込むことも書き込むこともできないロックのことです。

デッドロック

ロックを使用する場合、注意しなければいけないことがあります。それが「デッドロック」です。

デッドロックとは、お互いがロック解除待ち状態となり、処理が止まってしまう現象のことです。

ロックの流れ

資源をロックするときは、次のような流れでロックします。

デッドロックの流れ

それでは、具体的にデッドロックがどのような流れで発生するか説明していきます。

今回の例では、次の2つのタスク（プログラム）を同時に実行しています。

[手順1] 更新対象データをロックする

共有資源に対して更新処理を行うため、まずは占有ロックを取得します。

[手順2] 占有ロックを取得したデータに対して更新処理を行う

占有ロックを取得したデータを更新します。

[手順3] タスクAがロック解除待ちで待機状態になる

タスクAは資源Bを更新するため、資源Bの占有ロックを取得します。しかし、資源Bは既にタスクBが占有ロックをかけているので、資源Bの占有ロックが解除されるまで待機します。

[手順4] タスクBがロック解除待ちで待機状態になる

タスクBは資源Aを更新するため、資源Aの占有ロックを取得します。しかし、資源Aは既にタスクAが占有ロックをかけているので、資源Aの占有ロックが解除されるまで待機します。

上記の結果「タスクA」と「タスクB」は、どちらも待機状態となり身動きが取れなくなっています。（タスクA、タスクBともに処理がとまってしまう）この現象がデッドロックです。

基本情報技術者試験 過去問の解説

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基本情報技術者令和元年秋期 午前問29

設問に書かれているreadは共有ロック、 updateは専有ロックをあらわしています。

共有ロック または 専有ロック中に新たなロックを取得できるかどうかは次の表のとおりです。

	共有ロック	占有ロック
共有ロック中	〇	×
占有ロック中	×	×

それでは、解答のア～エの動きを順番に確認していきます。

解答ア 不正解：デッドロックが発生する

解答イ 不正解：デッドロックが発生する

解答ウ 正解：デッドロックは発生しない

解答エ 不正解：デッドロックが発生する