面试题答案
一键面试原因分析
- 实时任务优先：实时任务通常具有最高优先级，为保证其截止时间，会优先获取资源。在资源有限的情况下，批处理任务易被持续挤压，导致饥饿。
- 交互式任务响应需求：交互式任务为了给用户提供良好体验，也需快速响应，其优先级往往高于批处理任务，进一步抢占批处理任务资源。
- 静态资源分配权重：若资源分配权重在系统启动时就固定设置，未随系统运行状态调整，当批处理任务数量增多时，会因权重低而长期得不到足够资源。
- 任务优先级反转：高优先级任务可能依赖低优先级任务持有的资源，低优先级任务被高优先级的批处理任务抢占资源无法释放，导致高优先级任务被阻塞，间接影响批处理任务的资源获取，加剧饥饿。
资源分配深度优化方案
- 动态调整资源分配权重
- 基于任务负载：系统定期（如每100ms）统计各类任务（实时、交互式、批处理）的负载情况，计算CPU使用率、内存占用等指标。例如，若批处理任务CPU使用率长期低于一定阈值（如10%），则适当提高其资源分配权重；若实时任务负载稳定且资源充足，可适当降低其权重。
- 基于任务队列长度：监控各任务队列长度，若批处理任务队列长度持续增长，表明批处理任务积压，需提高其资源分配权重，反之若队列长度很短，可降低权重。
- 时间片调整：根据权重动态调整任务时间片，权重高的任务分配较长时间片（如实时任务时间片设为100ms），批处理任务初始时间片设为50ms，当权重提高时，时间片可增加至75ms等。
- 处理任务优先级反转
- 优先级继承：当高优先级任务因等待低优先级任务持有的资源而被阻塞时，低优先级任务暂时继承高优先级任务的优先级，直到释放资源。例如，实时任务A等待批处理任务B持有的锁，此时B继承A的优先级，这样B可优先获取资源执行并释放锁，减少实时任务A的阻塞时间。
- 优先级天花板：给每个共享资源设置一个优先级天花板，其值为所有可能使用该资源的任务中最高优先级。当任务获取资源时，将其优先级提升到该资源的优先级天花板，执行完操作释放资源后恢复原优先级。比如，某资源被实时、交互式和批处理任务都可能使用，实时任务优先级最高，该资源优先级天花板设为实时任务优先级，批处理任务获取该资源时，优先级提升到实时任务级别，执行完毕后恢复。
性能提升量化预估与分析
- 批处理任务饥饿缓解：假设在优化前，批处理任务平均等待时间为T1，优化后预计可降低至T2。若系统中有N个批处理任务，每个任务平均处理时间为t，优化前批处理任务饥饿导致的未完成任务比例为P1，优化后预计降低到P2。可通过模拟实验或实际生产环境测试，预估P2/P1的比例，若P2/P1降低至0.5，表示饥饿情况缓解一半。
- 系统整体资源利用率：优化前系统资源利用率（如CPU利用率）为U1，优化后预计提高到U2。由于动态调整资源分配权重，批处理任务能更合理利用资源，减少资源闲置时间。例如，在某测试场景下，优化前CPU利用率为60%，优化后预计可提高到70% - 75%，这是因为批处理任务在饥饿缓解后能有效利用空闲资源。
- 实时任务与交互式任务影响：优化方案应确保对实时任务和交互式任务的响应时间影响在可接受范围内。实时任务截止时间错过率优化前为R1，优化后预计变为R2，预计R2应小于等于R1。交互式任务平均响应时间优化前为Rt1，优化后预计为Rt2，Rt2与Rt1相比应保持相近或略有提升（如提升幅度在10%以内），以保证用户体验不受较大影响。