面试题：并发与同步：死锁恢复后如何初步优化系统资源分配

Question

假设系统发生死锁并已通过资源剥夺法恢复，简述从 CPU、内存等主要资源角度出发，初步性能调优的步骤和思路。

Answer 1

CPU 性能调优

1. 监控分析：
   • 使用工具如 top（Linux 系统）或 Task Manager（Windows 系统）实时监控 CPU 使用情况，查看哪些进程占用大量 CPU 资源。分析进程的性质，是计算密集型还是 I/O 等待型。
   • 利用 perf（Linux 系统）进行更深入的性能剖析，了解函数级别的 CPU 占用情况，找出性能瓶颈函数。
2. 优化策略：
   • 对于计算密集型进程，考虑优化算法，例如将复杂度高的算法替换为更高效的算法；检查代码中是否存在不必要的循环或重复计算，进行简化。
   • 如果进程中有多线程，分析线程间的同步机制，减少锁争用，避免线程频繁等待，提升并发性能。
   • 对于 I/O 等待型进程，优化 I/O 操作，如采用异步 I/O 方式，减少 CPU 等待 I/O 完成的时间。

内存性能调优

1. 监控分析：
   • 在 Linux 系统中使用 free、vmstat 等工具查看内存的使用情况，包括物理内存、虚拟内存的使用量、缓存和缓冲区的大小等。在 Windows 系统中可通过 Task Manager 查看进程的内存占用。
   • 利用 valgrind（Linux 系统）等工具检测内存泄漏问题，若存在内存泄漏，定位泄漏点。
2. 优化策略：
   • 对于内存泄漏问题，修复代码中导致内存泄漏的漏洞，确保动态分配的内存及时释放。
   • 优化内存分配策略，例如采用内存池技术，减少频繁的内存分配和释放操作，提高内存分配效率。
   • 如果系统内存不足，可考虑调整缓存和缓冲区大小，释放一些不必要的内存空间；或者增加物理内存。

其他资源性能调优（以磁盘 I/O 为例，因为与 CPU 和内存紧密相关）

1. 监控分析：
   • 在 Linux 系统中使用 iostat 工具监控磁盘 I/O 性能，查看磁盘的读写速率、I/O 等待时间等指标。在 Windows 系统中可使用性能监视器监控磁盘相关性能指标。
2. 优化策略：
   • 对磁盘进行碎片整理（对于机械硬盘，固态硬盘不需要碎片整理），提高文件访问速度。
   • 采用更高效的磁盘调度算法，例如 Linux 系统中的 cfq（完全公平队列）、deadline 等算法，根据系统负载情况调整磁盘调度策略，提升 I/O 性能。
   • 如果 I/O 压力过大，考虑使用磁盘阵列（RAID）技术，提高磁盘的读写性能和容错能力。