面试题：并发与同步：新兴操作系统死锁预防策略的优化

Question

传统操作系统有一些死锁预防策略，如破坏死锁的四个必要条件（互斥、占有并等待、不可剥夺、循环等待）。在新兴操作系统中，针对高并发场景，如何对这些传统策略进行优化，以减少对系统性能的影响，同时更有效地预防死锁？请举例说明一种优化策略及其实现思路。

Answer 1

优化策略：资源分配图算法（如银行家算法的改进）

1. 实现思路：
   • 资源建模：对系统中的各类资源进行详细建模，包括资源的数量、类型等。例如，在一个多线程的服务器环境中，将CPU核心、内存块、网络连接等不同类型资源分别定义。
   • 进程状态跟踪：实时跟踪每个进程对资源的请求、分配和释放状态。每个进程在请求资源时，系统会根据当前资源剩余情况和进程未来可能的资源需求预测来判断是否分配资源。
   • 安全状态检测：系统维护一个安全状态集合，只有当分配资源后系统仍处于安全状态（即所有进程都能在有限时间内获得所需资源并运行完成），才会批准资源分配请求。例如，在高并发的数据库事务处理场景中，通过检测事务对锁资源（类似资源请求）的获取和释放情况，只有确保不会导致死锁（即保持安全状态），才允许事务获取锁。
2. 优点：与传统破坏死锁条件策略相比，这种方法可以在保证预防死锁的同时，更灵活地分配资源。传统的破坏互斥条件往往不适用于很多必须互斥访问资源的场景；破坏占有并等待条件可能导致资源利用效率低下。而资源分配图算法在高并发场景下，能够在系统整体资源利用和死锁预防之间找到较好的平衡，减少对系统性能的影响。