面试题：并发与同步：多核环境下操作系统死锁的常见原因及检测方法

Question

在多核环境中，操作系统产生死锁的常见原因有哪些？请简要阐述，并说明至少一种检测死锁的方法。

Answer 1

死锁常见原因

1. 资源竞争：多个进程竞争有限的资源，如打印机、内存等。若资源分配不当，每个进程都占有部分资源并等待其他进程释放其所占资源，就可能形成死锁。例如，进程A占有资源R1并等待资源R2，进程B占有资源R2并等待资源R1，这种循环等待会导致死锁。
2. 进程推进顺序不当：进程的执行顺序不合理也可能引发死锁。即使资源充足，如果进程按照特定的顺序请求和释放资源，也可能陷入死锁状态。比如，进程P1、P2、P3，若P1请求资源R1，P2请求资源R2，P3请求资源R3，然后P1请求R2，P2请求R3，P3请求R1，这种推进顺序就可能导致死锁。

死锁检测方法

1. 资源分配图算法：
   • 构建资源分配图，图中节点分为进程节点和资源节点，边表示资源分配关系和请求关系。例如，有进程P1、P2，资源R1、R2，若P1占有R1并请求R2，P2占有R2并请求R1，就在图中画出相应的边。
   • 尝试通过算法简化资源分配图，若最终图中所有边都能被消除，说明系统无死锁；若存在无法消除的环，则表示系统发生死锁，环中的进程即为死锁进程。这种方法直观且能准确找到死锁进程和死锁资源。