面试题答案
一键面试死锁预防策略 - 破坏死锁四个必要条件
- 破坏互斥条件：
- 原理：互斥条件指资源在某一时刻只能被一个进程所占有。破坏此条件意味着允许资源能被多个进程同时访问。但实际上，像打印机等一些资源本身特性决定了其需要互斥访问，所以此方法适用性有限，多数资源无法通过这种方式预防死锁。
- 性能影响：
- 高I/O负载场景：如果允许对I/O设备不互斥访问，可能导致数据错误，频繁的错误纠正会进一步加重I/O负担，严重降低系统性能。
- 高CPU负载场景：对CPU而言，由于其本身是通过时间片轮转等方式实现多个进程共享，不存在真正意义上的互斥问题，所以破坏互斥条件对CPU负载场景几乎无影响。
- 混合负载场景：在混合场景下，I/O资源因无法保证数据一致性会产生严重问题，对系统整体性能负面影响极大。
- 破坏占有并等待条件：
- 原理：进程必须一次性申请其在整个运行过程中所需的全部资源，在申请到所有资源之前，该进程不占有任何资源。
- 性能影响：
- 高I/O负载场景：进程可能会因长时间等待所有I/O资源而处于阻塞状态，使得I/O设备利用率降低，增加了I/O操作的响应时间，进一步加重I/O负载。
- 高CPU负载场景：同样，进程可能长时间等待资源而无法执行，CPU空闲时间增多，导致CPU利用率降低，在高CPU负载场景下，这会使整体计算能力得不到充分发挥。
- 混合负载场景：进程等待资源过程中，I/O设备和CPU都不能得到有效利用，系统整体性能大幅下降。
- 破坏不可剥夺条件：
- 原理：当一个进程已经占有了某些资源，但又要申请新的资源而不能立即得到满足时，必须释放它已经占有的所有资源，待以后需要时再重新申请。
- 性能影响：
- 高I/O负载场景：进程频繁释放和重新申请I/O资源，会增加I/O设备的操作次数，导致I/O请求队列更加拥堵，加重I/O负载，使系统性能下降。
- 高CPU负载场景：进程资源的频繁剥夺和重新申请，会带来额外的系统开销，如进程上下文切换等，这会增加CPU的负担，在原本高CPU负载情况下，进一步降低系统性能。
- 混合负载场景：I/O和CPU资源都因频繁的资源剥夺和申请操作而增加负担，系统整体性能受到严重影响。
- 破坏循环等待条件：
- 原理：对系统资源进行线性排序，进程必须按照顺序依次申请资源，这样就不会形成循环等待。
- 性能影响：
- 高I/O负载场景：如果资源排序不合理，可能导致进程申请资源顺序与实际使用顺序不符，使得进程在等待资源过程中增加I/O操作等待时间，加重I/O负载。但如果排序合理，可有效避免死锁，对I/O性能影响相对较小。
- 高CPU负载场景：按照顺序申请资源，可能导致进程等待资源的时间变长，使得CPU空闲时间增多，降低CPU利用率。不过合理的资源排序可以减少因死锁导致的资源浪费，从长远看可能对系统性能有积极影响。
- 混合负载场景：合理的资源排序能避免死锁，在一定程度上优化系统性能，但如果排序不当，会使I/O和CPU资源等待时间增加，降低系统整体性能。
根据实际场景选择合适的死锁预防策略
- 高I/O负载场景：破坏循环等待条件相对较合适。因为破坏互斥条件会导致数据一致性问题，加重I/O混乱；破坏占有并等待条件和破坏不可剥夺条件都会因资源的等待和频繁操作加重I/O负担。而合理排序资源申请顺序，在避免死锁的同时，对I/O性能影响相对较小。
- 高CPU负载场景：破坏循环等待条件同样是较好选择。破坏互斥条件对CPU影响不大且不现实；破坏占有并等待条件和破坏不可剥夺条件都会增加CPU上下文切换等额外开销，加重CPU负担。合理的资源排序能避免死锁造成的资源浪费，减少CPU空转时间。
- 混合负载场景：综合考虑，依然是破坏循环等待条件较为合适。其他几种策略对I/O和CPU都会带来不同程度的负面影响，而通过合理的资源排序预防死锁，在I/O和CPU资源使用上能达到相对平衡，对系统整体性能的提升较为有利。