面试题：并发与同步：死锁恢复技术的深入探讨

Question

假设系统发生死锁，使用撤销进程和剥夺资源两种死锁恢复技术，分别描述其具体实现步骤以及在实际应用中可能面临的问题和挑战。同时，分析如何平衡恢复死锁所带来的系统开销和系统稳定性之间的关系。

Answer 1

撤销进程技术

1. 具体实现步骤
   • 确定撤销对象：选择陷入死锁的进程集合，可依据进程优先级、已执行时间、资源占用量等因素决定撤销哪些进程。例如，优先撤销优先级低、执行时间短且占用资源少的进程。
   • 终止进程：强制终止选定的进程，释放其占用的所有资源，这些资源可供其他进程使用，从而打破死锁循环。
2. 实际应用中可能面临的问题和挑战
   • 数据丢失：被撤销进程可能尚未完成关键任务，导致部分数据处理未完成或丢失，影响系统功能完整性。如数据库事务处理进程被撤销，可能导致数据不一致。
   • 应用中断：若撤销的是与用户交互的进程，会造成用户体验变差，如撤销图形界面进程，用户操作会突然中断。
   • 重新执行困难：一些进程重新执行可能面临诸多困难，如依赖特定运行状态或外部条件，再次执行可能无法恢复到之前的正确状态。

剥夺资源技术

1. 具体实现步骤
   • 资源识别：识别死锁进程占用的可剥夺资源，如CPU时间片、内存空间等。某些资源不可剥夺，如已分配的专用设备，需注意区分。
   • 资源剥夺：从死锁进程中剥夺选定的资源，分配给其他处于等待状态且能继续执行的进程，以打破死锁。例如，将一个死锁进程占用的部分内存空间分配给等待内存的进程。
   • 进程挂起：被剥夺资源的进程可能因资源不足无法继续执行，需将其挂起，等待重新获得足够资源后再恢复执行。
2. 实际应用中可能面临的问题和挑战
   • 进程状态维护：剥夺资源后进程状态难以准确维护，重新分配资源恢复执行时，可能因状态不一致导致错误。如进程处于复杂计算中间状态，剥夺资源后再恢复可能计算结果错误。
   • 饿死风险：频繁剥夺某些进程资源，可能导致这些进程长时间无法获得足够资源执行，产生饿死现象。
   • 资源依赖性：某些资源存在依赖关系，剥夺一个资源可能导致其他相关资源不可用，引发新的问题。

平衡恢复死锁所带来的系统开销和系统稳定性之间的关系

1. 开销评估：在采取恢复技术前，评估撤销进程或剥夺资源带来的系统开销，包括数据恢复成本、进程重新启动成本、状态维护成本等。例如，对于重要且复杂的进程，撤销可能带来巨大数据恢复成本，应谨慎考虑。
2. 稳定性优先：优先选择对系统稳定性影响小的恢复技术。如尽量避免撤销关键业务进程，优先尝试剥夺非关键资源。若剥夺资源能解决死锁且对进程影响小，优先采用该方法。
3. 动态调整：根据系统运行状态动态调整恢复策略。若系统负载较低，可选择开销稍大但能彻底解决死锁的方法；系统负载高时，优先选择快速且对系统影响小的方法，如优先剥夺少量资源尝试解决死锁，不行再考虑撤销进程。
4. 预防结合：加强死锁预防机制，减少死锁发生概率，降低恢复开销。如采用资源分配图算法提前检测死锁可能性，避免死锁形成，从而减轻恢复时平衡开销与稳定性的压力。