面试题：并发与同步：死锁检测算法与死锁恢复策略的结合优化

Question

假设你在一个多线程并发的系统中，已经实现了一种死锁检测算法。现在需要你设计一种死锁恢复策略，并说明如何将该策略与已有的死锁检测算法相结合，以达到高效恢复系统并减少对正常运行任务影响的目的。请详细描述策略设计思路及结合的方式。

Answer 1

死锁恢复策略设计思路

1. 资源剥夺法：
   • 思路：选择一个或多个死锁进程，剥夺它们已经分配到的部分或全部资源，将这些资源重新分配给其他非死锁进程，使系统能够继续运行。为了减少对正常运行任务的影响，优先剥夺那些对系统整体运行影响较小的进程的资源。例如，对于一些不太紧急、处理时间较长且占用资源较多的进程进行资源剥夺。可以为每个进程设置一个优先级，根据优先级、资源使用情况以及任务紧急程度等因素来决定剥夺哪些进程的资源。
2. 进程终止法：
   • 思路：终止一个或多个死锁进程，释放它们占用的所有资源，从而打破死锁状态。与资源剥夺法类似，优先选择终止优先级较低、对系统影响较小的进程。可以按照进程的重要性进行排序，比如后台辅助进程的优先级低于前台关键业务进程。先尝试终止优先级最低的进程，若死锁仍未解除，再逐步终止其他合适的进程，直到死锁被打破。
3. 回滚恢复法：
   • 思路：记录进程执行的某些关键步骤或状态。当检测到死锁时，将部分死锁进程回滚到某个较早的状态，同时释放这些进程在回滚点之后获取的资源。这样既能打破死锁，又可能使进程在后续重新执行时避免死锁。例如，记录数据库事务中的操作步骤，在死锁发生时回滚到事务开始的状态，释放已占用的数据库锁资源等。为了减少对正常运行任务的影响，尽量选择对其他进程依赖较小的进程进行回滚，并且确保回滚操作不会导致数据不一致等问题。

与死锁检测算法相结合的方式

1. 整合在同一模块：
   • 方式：将死锁检测算法和死锁恢复策略整合在一个专门的死锁处理模块中。死锁检测算法定期运行（例如每隔一定时间间隔）或者在系统资源竞争激烈等特定情况下触发运行。一旦检测到死锁，立即调用预先设计好的死锁恢复策略。可以根据死锁检测算法提供的死锁相关信息，如涉及死锁的进程列表、资源依赖关系等，来选择最合适的恢复策略。例如，如果死锁检测发现某个进程占用了大量稀缺资源且该进程优先级较低，就可以优先选择使用资源剥夺法或进程终止法来处理这个进程，以打破死锁。
2. 分层架构：
   • 方式：采用分层架构，死锁检测算法处于底层，负责实时监测系统中的死锁情况。死锁恢复策略处于上层，依赖死锁检测算法提供的信息进行处理。当死锁检测算法检测到死锁时，通过接口将死锁信息传递给上层的死锁恢复策略模块。上层模块根据这些信息进行分析，然后选择并执行相应的恢复策略。同时，在执行恢复策略的过程中，可以将一些反馈信息传递给死锁检测算法，例如恢复操作是否成功、是否需要重新检测死锁等，以便死锁检测算法能够更好地配合恢复策略，提高系统的整体恢复效率并减少对正常运行任务的影响。例如，若采用回滚恢复法，恢复后告知死锁检测算法重新检测死锁，确保系统已成功解除死锁状态。