面试题：并发与同步：分布式操作系统死锁检测基础方案

Question

请阐述分布式操作系统中基于资源分配图算法进行死锁检测的基本原理，并说明该方法在并发环境下的优缺点。

Answer 1

基于资源分配图算法进行死锁检测的基本原理

1. 资源分配图：在分布式操作系统中，资源分配图由进程节点（P）和资源节点（R）组成。有向边从进程指向资源表示进程请求资源，从资源指向进程表示资源已分配给进程。
2. 算法核心操作：通过不断寻找图中的可化简节点（进程节点，该进程当前已分配到的资源能够满足其所有需求，即它请求的资源都已分配给它）。移除这些可化简节点及其相关边，若最终图中所有节点都能被移除（即图可完全化简），则系统不存在死锁；若化简过程无法继续且仍有节点存在，则系统存在死锁。

该方法在并发环境下的优点

1. 直观性：资源分配图直观地展示了进程与资源之间的关系，易于理解和分析系统的资源分配状态。
2. 精确性：能够准确检测出系统是否处于死锁状态，为死锁处理提供准确依据。

该方法在并发环境下的缺点

1. 计算开销大：在大型并发系统中，资源分配图规模庞大，寻找可化简节点的操作会带来较高的计算开销，影响检测效率。
2. 实时性差：由于计算开销大，难以在短时间内完成检测，不适用于对实时性要求极高的并发场景。
3. 维护成本高：随着进程和资源状态频繁变化，需要不断更新资源分配图，维护成本较高。