操作系统课程设计之模拟通过银行家算法避免死锁Word下载.docx
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三、银行家算法及安全性算法
1：
银行家算法
设Request[i]是进程Pi的请求向量，若Request[i][j]=k;
表示进程需要j类资源k个。
当Pi发出资源请求时，系统按下属步骤进行检查；
（1）如果Request[i][j]<
=Need[i][j];
便转向步骤
（2），否则认为出错，因为它所需要的资源数已超过他所宣布的最大值。
（2）如果Request[i][j]<
=Available[i][j],便转向步骤（3），否则认为尚无足够资源，进程需等待。
（3）系统试探着把资源分配给进程，并修改下面数据结构的数据
Available[i][j]=Available[i][j]-Request[i][j];
Allocation[i][j]=Allocation[i][j]+Request[i][j];
Need[i][j]=Need[i][j]-Request[i][j];
（4）系统执行安全性算法，检查此次资源分配后系统是否处于安全状态。
若安全，才正式将资源分配给进程Pi，已完成此次分配。
否则，将本次的试探分配作废，回复原来的资源分配状态，将进程Pi等待。
安全性算法
（1）设置两个向量；
工作向量Work，表示系统可提供给进程运行所需的各类资源数目，它含有m个元素，初始时Work=Available
Finish,表示系统是否有足够的资源分配给进程，使之运行完成。
开始时先做Finish[i]=true
（2）从进程中找到一个能满需下属条件的进程
1；
Finish[i]=false；
Need[i][j]<
=Work[j];
若找到执行步骤（3），否则执行步骤（4）
（3）当进程Pi顺利获得资源后，直至完成，并释放分配给它的资源，执行：
Work[j]=Work[j]+Allocation[i][j];
Finish[i]=true;
Gotostep
（2）;
（5）如果所有的进程Finish[i]都满足，则表示系统处于安全状态，否则，处于不安全状态。
四、模块设计与分析及整体功能概述
模块设计与分析：
整个银行家算法分为初始化函数Init（），安全性算法函数safe（），银行家算法函数bank（）三部分。
初始化函数生成开始时刻系统中的进程和资源情况，安全性算法判断当某进程申请资源时，系统能否处于安全状态。
在本实验中，若系统处于安全状态，便生成一个安全进程序列（安全序列可能有多个）。
银行家算法函数bank（）负责整体的检查与异常判断。
整体功能概述：
死锁会引起系统陷入僵局，操作系统必须防止此现象的发生。
本实验通过一个动态分配资源的模拟程序，更清楚的理解死锁产生的原因和条件。
Dijkstra的银行家算法是最有代表性的避免死锁的方法。
运行程序时用户设定系统中进程和可利用资源的种类数目。
输入各进程的可利用资源Available，最大需求MAX，已分配资源Allocation，需求资源Need，之后各系统发出资源请求Request，利用实验中的安全性算法判断能否产生一个安全性队列，若能，则给该进程分配成功，否则，不予分配。
五、流程图设计
六、源代码及调试分析
#include<
iostream.h>
#defineMAXm50//定义最大进程数
#defineMAXn100//定义最大资源数
intMAX[MAXm][MAXn];
//最大需求矩阵
intAllocation[MAXm][MAXn];
//已分配矩阵
intAvailable[MAXn];
//可用资源数组
intNeed[MAXm][MAXn];
//需求矩阵
intRequest[MAXm][MAXn];
//请求矩阵
intFinish[MAXm];
//存储完成资源分配的进程
intSequence[MAXm];
//模拟的资源分配序列
intWork[MAXn];
//系统是否有足够的资源分配给进程
intm,n;
//m个进程,n个资源
#defineFalse0
#defineTrue1
voidinput（）;
//数据输入函数
intsafealg（）;
//安全性算法函数
voidbanker（）;
//银行家算法函数
voidmain（）
{input（）;
safealg（）;
banker（）;
}
//*************初始化算法***************
voidinput（）
{
inti,j;
//************自定义进程数目与资源种类*******************
cout<
<
"
***********************************\n"
;
*利用银行家算法避免死锁*\n"
cout<
**\n"
************************************\n"
请输入进程的数目:
cin>
>
m;
请输入资源的种类:
n;
//*****输入每个进程对每种资源的最大需求、已经获得的数量、每种类型资源的数目
各进程资源最大需求（Max）,按照"
m<
x"
n<
矩阵输入:
\n"
for（i=0;
i<
i++）
{
P"
:
for（j=0;
j<
j++）
cin>
MAX[i][j];
if（j==n）
cout<
资源种类数匹配出现错误！
//当资源配置的种类数大于预先输入的数值时，出错
}
各进程当前获得资源（Allocation）,按照"
矩阵输入"
endl;
{
{
cin>
Allocation[i][j];
if（j==n）
Need[i][j]=MAX[i][j]-Allocation[i][j];
//需求数等于最大需求减去已经分配数
}
系统可用资源（Available）:
for（j=0;
Available[j];
//输入各种资源的可利用数
当前时刻的进程分配情况如图：
进程号-"
MAX----"
Allocation---"
Need--"
Available---\n"
//显示各进程的资源情况
"
Need[i][j];
//回车换行
//*****************银行家算法，为进程分配资源***********//
voidbanker（）
intchoice;
while
（1）
输入要进行的操作（1:
分配资源2:
离开）:
//用户选择
choice;
if（choice==1）//分配资源
从P0到P"
m-1<
之间选择要分配资源的进程号:
i;
if（i>
=m）
无此进程号!
请重新输入:
//重新输入进程号
}
请输入进程申请的资源（Request）:
for（j=0;
Request[i][j];
//**********银行家算法进行检查*************//
{
if（Request[i][j]>
Need[i][j]）
{
cout<
申请的资源大于它需要的资源数,请重新输入!
//资源申请不合理
continue;
}
Available[j]）
//资源申请数目大于可利用数，无法分配，得等待
当前系统可用资源不够，请等待!
}
}
j++）//资源申请得到允许时，变换各个资源数
Available[j]=Available[j]-Request[i][j];
//可用资源减少
Allocation[i][j]=Allocation[i][j]+Request[i][j];
//所得资源增加
Need[i][j]=Need[i][j]-Request[i][j];
//仍需资源减少
if（safealg（）<
0）//安全性算法的返回值
cout<
分配不成功，请等待！
for（j=0;
j++）//把资源恢复成分配之前的状态
{
Available[j]=Available[j]+Request[i][j];
Allocation[i][j]=Allocation[i][j]-Request[i][j];
Need[i][j]=Need[i][j]+Request[i][j];
}
for（i=0;
Finish[i]=False;
//没有足够的资源分配给该进程
}//if（safealg（）<
0）
else
同意分配请求!
Work[j]=Available[j];
--Work----"
Need---"
Work+Allocation--"
<
Finish--"
i++）//按模拟分配序列进行分配
进程P"
Sequence[i]<
for（j=0;
Work[j]<
Need[Sequence[i]][j]<
Allocation[Sequence[i]][j]<
Allocation[Sequence[i]][j]+Work[j]<
Finish[Sequence[i]]<
//完成该进程
Work[j]=Allocation[Sequence[i]][j]+Work[j];
//回收该进程所分配的资源
}//if（safealg（）>
=0）
}//if（choice=1）
elseif（choice==2）//离开————
break;
elsecout<
请输入1或2!
//只认可1或2
}//while
（1）
//*********安全性算法************//
intsafealg（）
inti,j,k,l=0;
//intWork[MAXn];
//工作组
//记录序列
Work[i]=Available[i];
//工作分配初始化为系统可用资源
i++）//扫描所有进程，预设所有进程不能运行
Finish[i]=False;
{//
if（Finish[i]==True）
continue;
else//对于未运行的进程，进行如下处理
{///
j++）//找到一个满足Finish[i]=false且Need[i][j]<
=Work[j]的进程
if（Need[i][j]>
Work[j]）//由于部分资源得不到满足，进程i无法运行
break;
if（j==n）//进程各类资源全部得到满足
{
Finish[i]=True;
for（k=0;
k<
k++）//进程i正常运行后，释放其占有的资源
Work[k]+=Allocation[i][k];
//工作分配加上可用资源
Sequence[l++]=i;
//模拟资源分配序列生成
i=-1;
//重新扫描所有进程从i=0开始
{//某一资源得不到满足
continue;
//试探下一个进程
}//
if（l==m）//都试探完毕
系统安全!
安全序列：
for（i=0;
l;
i++）//输出安全序列
-->
return0;
}//
系统进入不安全状态！
return-1;
分析：
在确定安全序列的过程中，要检测所有进程的Finish[i]的值，每次循环检测完后要重复从第一个进程开始。
七、运行结果
假设输入进程个数为5，资源种类数为3，并以此输入各进程初始时刻的各种资源数量，如下
若再继续申请资源，假设为P4，申请资源（122）
假设P1申请资源（224）有
八、心得体会
经过这次操作系统课程设计，让我受益匪浅，收获颇多。
主要体会如下：
1.利用Vc++编译程序编写银行家算法，进一步理解到通过银行家算法避免死锁的思想,同时也理解了系统死锁产生的原因及条件。
2.在实验过程中所有的设计步骤遵循老师教授的程序功能化的思想，分别定义了三个函数，init（）初始化函数,safealg（）安全性算法函数，bank（）银行家算法函数，体现了函数的模块化思想。
这样的话，不仅提高了程序的可读性和可操作性，而且还提高了CPU的利用率和内存的利用率，因为程序的运行是局部性的，这种思想对于段页式存储管理系统尤为重要。
3.实验过程中遇到的种种疑难问题通过自己上网查找答案，锻炼了自己纠错能力和搜索有价值信息的能力及自学的能力，并且进一步巩固了自己以前学过的专业知识。
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