面试题：并发与同步：死锁对系统资源利用率的影响

Question

在操作系统中，死锁会如何影响系统资源（如CPU、内存、I/O设备）的利用率？请举例说明。

Answer 1

死锁对系统资源利用率的影响

1. CPU利用率：死锁发生时，涉及死锁的进程处于僵持状态，无法继续推进，导致CPU资源被这些进程占用却不能进行有效工作，使得CPU利用率降低。例如，进程A和进程B互相等待对方释放资源，两个进程都停滞，CPU时间片被浪费，不能执行其他有意义的任务。
2. 内存利用率：参与死锁的进程所占用的内存无法被释放，即便这些进程处于非活动状态。这使得系统内存被无效占用，可用于其他进程的内存空间减少，降低了内存的有效利用率。比如进程C和进程D陷入死锁，它们所占用的内存资源一直被锁定，其他急需内存的进程无法获取足够的内存空间。
3. I/O设备利用率：如果死锁涉及到对I/O设备的竞争，会导致I/O设备长时间处于等待状态，无法被其他进程有效使用。例如，进程E和进程F都需要使用打印机进行打印操作，并且互相等待对方释放相关资源，打印机就会一直闲置，I/O设备的利用率大幅下降。

举例说明

假设有两个进程P1和P2，P1已经获取了资源R1，并且正在请求资源R2；而P2已经获取了资源R2，同时请求资源R1。此时，P1和P2都无法继续执行，形成死锁。在这个例子中，R1和R2可能是CPU时间片、内存块或者I/O设备等资源。进程陷入死锁后，这些资源都无法被有效利用，导致系统整体资源利用率下降。