面试题答案
一键面试1. 总体架构设计思路
- 传感器数据处理：将不同类型的传感器数据处理分别设计为独立的进程或线程。例如，摄像头数据处理、雷达数据处理等。若传感器数据处理量极大且处理逻辑复杂，对资源需求高，可考虑使用进程，利用进程的资源隔离特性，避免某个传感器处理异常影响其他部分。若处理相对简单且对实时性要求极高，使用线程，线程间切换开销小，能快速响应数据更新。
- 决策算法执行：决策算法通常依赖多个传感器数据的融合，可设计为一个独立进程或线程。由于决策算法需在短时间内综合大量信息做出准确判断，对实时性和可靠性要求极高。若决策算法计算量巨大，使用进程可充分利用多核CPU资源；若计算量相对较小且需与其他线程频繁交互，使用线程更合适。
- 车辆控制指令发送：设计为独立的进程或线程，专门负责接收决策算法生成的控制指令并发送给车辆硬件。这部分对可靠性要求极高，一旦出现问题可能导致严重后果。使用进程可保证其资源独立性，降低受其他模块影响的风险；若对响应速度要求极致，使用线程能更快速地响应决策结果并发送指令。
2. 进程与线程的选择
- 选择进程的场景：
- 当某个任务对资源需求极大，如高分辨率摄像头数据的实时图像处理，可能需要大量内存和CPU资源。使用进程能防止该任务因资源耗尽而影响其他任务。
- 任务间需要强隔离，例如不同供应商提供的传感器数据处理模块，为避免相互干扰，采用进程方式运行。
- 选择线程的场景：
- 任务间频繁共享数据且交互紧密，如传感器数据预处理线程与决策算法线程之间，线程共享内存空间，数据交互无需复杂的进程间通信机制，能提高效率。
- 对响应速度要求极高，如车辆紧急制动指令的发送，线程上下文切换开销小，能更快速响应。
3. 进程/线程间通信
- 传感器数据处理与决策算法：
- 若为进程间通信，可使用共享内存结合信号量机制。共享内存用于快速传递大量传感器数据，信号量用于同步数据访问，确保决策算法读取数据时数据的完整性。
- 若为线程间通信，直接使用共享变量即可，但需注意使用互斥锁来保护共享变量，防止竞态条件。
- 决策算法与车辆控制指令发送：
- 进程间可采用消息队列，决策算法将生成的控制指令以消息形式发送到队列，车辆控制指令发送进程从队列读取指令。消息队列能保证指令的顺序性和可靠性。
- 线程间同样可使用共享变量结合互斥锁，决策线程将控制指令写入共享变量，控制指令发送线程读取并处理。
4. 同步问题解决方案
- 使用锁机制：无论是进程还是线程，对于共享资源的访问，使用互斥锁、读写锁等。例如，多个线程或进程可能同时访问车辆状态信息（共享资源），使用互斥锁确保同一时间只有一个任务能访问和修改该信息。
- 信号量：用于控制对有限资源的访问数量。如在传感器数据处理中，可能存在多个数据处理任务竞争有限的硬件资源（如GPU），使用信号量可限制同时访问该硬件资源的任务数量。
- 条件变量：用于线程间的同步。例如，决策算法线程需要等待所有传感器数据处理完成后才开始执行，可使用条件变量。传感器数据处理线程完成任务后通知条件变量，决策算法线程在条件变量上等待，收到通知后开始执行。
5. 死锁问题解决方案
- 资源分配图算法：在系统初始化时，对所有可能涉及的资源和任务进行分析，构建资源分配图。通过算法检测是否存在死锁环，若存在则调整资源分配策略。
- 避免死锁的资源分配策略：采用资源分配的有序化策略，例如为所有资源编号，任务申请资源时必须按照编号从小到大的顺序申请，避免循环等待资源的情况。
- 死锁检测与恢复：定期运行死锁检测算法，一旦检测到死锁，选择合适的任务进行回滚或终止，释放其占用的资源，以打破死锁状态。例如，优先选择对系统影响较小的传感器数据处理任务进行终止，待系统恢复正常后重新启动该任务。