面试题：并发与同步的死锁避免算法深度剖析

Question

在分布式系统环境下，结合区块链技术来设计一种新的死锁避免算法，阐述该算法的设计思路、关键步骤以及如何利用区块链的特性保证算法的可靠性和高效性。

Answer 1

设计思路

1. 全局信息共享：利用区块链的分布式账本特性，让系统中各节点都能获取到全局的资源使用状态和事务执行情况。每个事务的资源请求、释放等操作都记录在区块链上，使得所有节点对系统状态有统一认知。
2. 优先级排序：为每个事务根据其重要性、资源需求等因素分配一个优先级。在资源竞争时，优先满足高优先级事务的请求。
3. 资源预分配检查：当一个事务请求资源时，系统根据区块链上记录的全局资源状态，提前检查若满足该请求是否会导致死锁。

关键步骤

1. 事务注册：事务发起时，在区块链上注册，记录事务相关信息，包括优先级、预计需要的资源列表等。
2. 资源请求：事务向系统请求资源，该请求作为一条新的区块链记录广播到所有节点。
3. 预检查：各节点根据区块链上记录的资源使用情况和事务状态，进行死锁预检查。如果满足该请求不会导致死锁，则批准请求，更新区块链上的资源使用状态；若可能导致死锁，则拒绝请求。
4. 资源释放：事务完成后，在区块链上记录资源释放信息，以便其他事务获取最新资源状态。

利用区块链特性保证可靠性和高效性

1. 可靠性
   • 不可篡改：区块链的不可篡改特性保证了资源使用记录、事务状态等信息的真实性和完整性，避免数据被恶意篡改导致死锁检测和避免算法失效。
   • 分布式存储：数据分布式存储在多个节点，不存在单点故障，提高了系统的容错能力，确保死锁避免算法持续可靠运行。
2. 高效性
   • 并行处理：由于各节点都有全局信息，可并行处理事务的资源请求和死锁预检查，加快处理速度。
   • 智能合约：可以利用智能合约自动化执行死锁避免算法的部分逻辑，如资源请求的预检查和状态更新，提高执行效率。