计算机操作系统——银行家算法

1.实验目的：

银行家算法是由Dijkstra设计的最具有代表性的避免死锁的算法。本实验通过编写一个模拟动态资源分配的银行家算法程序，进一步深入理解死锁、产生死锁的必要条件、安全状态等重要概念，并掌握避免死锁的具体实施方法。

2.实验内容：  

    

（1）模拟一个银行家算法：

  设置数据结构

  设计安全性算法

（2）初始化时让系统拥有一定的资源；

（3）用键盘输入的方式申请资源；

（4）如果预分配后，系统处于安全状态，则修改系统的资源分配情况；

（5）如果预分配后，系统处于不安全状态，则提示不能满足请求

3.算法思路：

先对用户提出的请求进行合法性检查，即检查请求的是不大于需要的，是否不大于可利用的。

若请求合法，则进行试分配。最后对试分配后的状态调用安全性检查算法进行安全性检查。

若安全，则分配，否则，不分配，恢复原来状态，拒绝申请。

4.主要数据结构

§ 可利用资源向量   int Available[m]   m为资源种类

§ 最大需求矩阵       int Max[n][m]     n为进程的数量

§ 分配矩阵               int Allocation[n][m]

§ 还 需 资源 矩阵       int need[i][j] = Max[i][j]- Allocation[i][j]

§ 申请资源数量       int Request [m]  

§ 工作向量               int Work[m]   int Finish[n] 

5.算法描述

1. 银行家算法bank()函数   

Requesti：进程Pi的请求向量。   0<=j<=m-1

      (1)若Requesti[j] ≤Need[i,j]，转向(2)，否则出错。

(2)若 Requesti[j] ≤Available[j]，转向(3)，否则等待。

      (3)系统试探着把资源分配给进程Pi，修改下面内容：

Available[j]= Available[j] – Requesti[j];

Allocation[i,j]= Allocation[i,j]+ Requesti[j];

Need[i,j]= Need[i,j]–Requesti[j];

   (4)试分配后，执行安全性算法，检查此次分配后系统是否处于安全状态。若安全，才正式分配；否则，此次试探性分配作废，进程Pi等待。

2. 安全性算法safe()函数

(1)初始化：设置两个向量Work(1×m)和Finish(1×n)

 Work– 系统可提供给进程继续运行所需各类资源数，初态赋值Available

Finish– 系统是否有足够资源分配给进程，初值false.

(2)从进程集合中满足下面条件进程：

Finish[i]= false;  Need[i,j]≤Work[j];

若找到，执行(3)，否则，执行(4)。

(3)进程Pi获得资源，可顺利执行，完成释放所分配的资源。

Work[j]= Work[j]+Allocation[i,j];  Finish[i] = true;  go to (2).

(4)若所有进程Finish[i]= true，表示系统处于安全状态，否则处于不安全状态。

6.程序结构

程序共有以下五个部分：

§(1).初始化chushihua()：输入进程数量、资源种类、资源可利用量、进程资源已分配量、进程最大需求量

§(2).当前安全性检查safe()：用于判断当前状态安全。

§(3).银行家算法bank()：进行银行家算法模拟实现的模块

§(4).显示当前状态show()：显示当前资源分配详细情况

(5).主程序main()：逐个调用初始化、显示状态、安全性检查、银行家算法函数，使程序有序的进行。

程序：

#include<iostream>

#include<cstring>

 

#define False 0

#define True 1

 

using namespace std;

 

/********

主要数据结构

********/

int N=50;//进程的最大数

int M=100;//资源的最大数

char NAME[100]={0};//资源的名称

int Avaliable[100]={0};//可用资源矩阵

int Max[50][100]={0};//最大需求矩阵

intAllocation[50][100]={0};//系统已分配矩阵

int Need[50][100]={0};//还需要资源矩阵

int Request[100]={0};//请求资源向量

int Security[50]={0};//存放安全序列

int Work[100]={0};//存放系统可提供资源

int Finish[50]={0};

 

 

/********

初始化数据：输入进程数量、资源种类、

各种资源可利用数量、

各进程的资源已分配数量、

各进程对资源最大需求量等。