实验银行家算法.docx

1、实验银行家算法实验三 银行家算法一、 实验目的和意义了解掌握银行家算法，学会模拟实现资源分配，同时有要求编写和调试一个系统分配资源的简单模拟程序，观察死锁产生的条件，并使用适当的算法，有效的防止和避免死锁的发生二、方案设计及开发过程1.实验背景在多道程序系统中，虽可借助与多个进程的并发执行，来改善系统的资源利用率，提高系统的吞吐量，但可能发生一种危险-死琐。产生死锁的原因可归结为两点：1：竞争资源。当系统中供多个进程共享的资源如打印机、公用队列等，其数目不足以满足诸进程的需要时，会引起诸进程对资源的竞争而产生死锁。2：进程间推进顺序非法。进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，也同样会导致

2、产生进程死锁。最有代表性的避免死锁的算法，是Dijkstra的银行家算法。这是由于该算法能用与银行系统现金贷款的发放而得名的。 2.算法描述 设Requesti 是进程Pi的请求向量，如果Requestij=K,表示进程Pi需要K个Rj类型的资源，当Pi发出资源请求后，系统按下面步骤进行检查：（1）如果Requestij=Needi,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它所宣布的最大值。（2）如果Requestij=Availablej,便转向步骤3；否则，表示尚无足够资源，Pi须等待。（3）系统试探着把资源分配给进程Pi，并修改下面数据结构中的数值：Availablej

3、:=Availablej-Requestij;Allocationi,j:=Allocationi,j+Requestij;Needi,j:=Needi,j-Requestij;（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，以完成本次分配；否则，将本次的试探分配作废，恢复原来的资源分配状态，让进程Pi等待。3.数据结构银行家算法中的数据结构：（1） 可利用资源向量Available。这是一个含有n个元素的数组，其中的每一个元素代表一类可利用的资源数目，其初始值是系统中所配置的该类全部可用资源的数目，其数值随该类资源的分配和回收而动态地改

4、变。如果Availablej=K,则表示系统中现有Rj类资源K个。（2）最大需求矩阵Max。这是一个m*n的矩阵，它定义了系统中n个进程中每一个进程对m类资源的最大需求。如果Maxi,j=K,则表示进程i需要Rj类资源的最大数目为K。（3）分配矩阵Allocation。这也是一个m*n的矩阵，它定义了系统中每一类资源当前已分配给每一进程的资源数。如果Allocationi,j=K,则表示进程i当前已分得Rj类资源的数目为K。（4）需求矩阵Need。这也是一个n*m的矩阵，用以表示每一个进程尚需的各类资源数。如果Needi,j=K,则表示进程i还需要Rj类资源K个，方能完成其任务。(5) 工作数

5、组Work.。这是一个含有n个元素的数组，它代表可以提供分配的资源数，初始值是Available中的数值，随着资源的回收，它的值也会改变，公式是Worki=Worki+Allocationi。4.主要函数说明主要函数主要有四个：（1） Main() 主函数：用来显示资源的分配情况和提示信息，同时用Main函数来调用其它子程序。 （2）Safe() 函数：用来检查是否有安全序列，如果存在则返回一个1给主函数，否则返回0。(3) Disp() 函数：用来显示随机生成的资源包括Max、Need、Allocation、Available。(4) Request() 函数：用来进行资源请求，分为手动的和

6、随机申请。同时对申请的资源进行判断，检查申请是否有效，如果有效则返回一个1给主函数，否则返回0。5.算法流程图 N Y Y N N Y N Y Y 三、调试记录与分析 在调试过程中为了显示安全序列的检查状况，在检查Available是否满足Need时要检查m*n遍，并存在表达有歧异，经过修改后，就不需要全部检查，而是Available只要有一个不满足Need就停止检查。图3.1修改前图3.2修改后四、运行结果及说明图4.1.不存在安全序列随机分配完资源后，进行安全检查，在检查过程中在屏幕上显示检查信息，上图为资源分配不安全时显示的信息。图4.2.存在安全路径存在安全路径后，在屏幕上显示变化过程

7、和安全路径。提示是否申请资源图4.3.申请资源提出申请后，询问进行随机分配资源还是手动分配图4.4 手动分配图4.5.随机分配五、实验总结附录#include#include #include#define M 3#define N 3int NeedMN,AllocationMN,AvalibleN,MaxMN,finishN;/Need :进程需要的资源数Allocation:进程已分配的资源; Avalible:进程可供分配的资源void display(int *a,int n) /显示一维数组 int i; for(i=0;in;i+) printf(%3d,ai); void di

8、sp() /显示资源列表 int i,j,k,h,l; printf(Nnumbert Maxtt needtt allocationt avaliblen); for(i=0;iM;i+) printf(p%dt,i); display(Maxi,N); printf(t); display(Needi,N); printf(t); display(Allocationi,N); printf(t); if(i=0) display(Avalible,N); printf(n); int grand(int *a,int *b,int n) /分配资源 int i; for(i=0;in;i

9、+) ai=bi; int check(int *a,int *b,int n) /检查Allocation是否与Max相等 int i; for(i=0;in;i+) if(aibi) return 0; return 1; int compare(int *a,int *b,int n) /比较数组的大小 int i; char flag; for(i=0;in;i+) if (aibi) return 0; return 1; int comp(int *a,int *b,int n,int m) /比较数组 int i; for(i=0;ibi) if(m=1) printf(requ

10、est Number%d resouce have an error request overflow avalible%dn,i+1,i); if(m=2) printf(request Number%d resouce have an error request overflow Need%dn,i+1,i); return 0; return 1; void dec(int *a,int *b,int n) /数组相减 int i; for(i=0;in;i+) ai-=bi; char input() /输入数据 char c; c=getchar()-0x30; return c;

11、void add(int *a,int *b,int n,int m) /数组相加 int i ; for(i=0;in;i+) ai+=bi; for(i=0;in;i+) if(m=0) printf(Avalible%d=%d ,i,ai); if(m=3)printf(n); if(m=1) printf(work valuese changed work%d=%dn,i,ai); printf(n);/检查安全序列 int safe() int i,count=0,n,j,r1=1; int workN,srM,flag; int finish1N; grand(work,Avali

12、ble,N); printf(check safe list.n); for(i=0;iN;i+) finish1i=-1; for(n=0;nM;n+) for(i=0;ineed%d ,n,i);break; if(finish1i=-1&flag=1&finishi=-1) printf(find a right need-process%d-need%dn,n,i); add(work,Allocationi,N,r1); finish1i=1; srcount=i; count+; /记录安全序列 if(count=M) printf(-have an safe list-n); f

13、or(i=0;i,sri); else printf(p%dn,sri); return 1; else printf(after check there no safe list.n); printf(cant apply resoucen); return 0; /随机请求资源int ran_request() int i,flag1,flag2,r1=1,r2=2,r3=3; int requestN,pn; pn=rand()%2; printf(Process%d call for resoucen,pn); for(i=0;iN;i+) requesti=rand()%5; for

14、(i=0;iM-1) printf(input error!); else printf(nplease input the request number:n); for(i=0;iN;i+) getchar(); printf(The %d rquest:n,i); rti=input(); printf(Your request is锛歕n); display(rt,N); if(finishpn=-1) flag1=comp(rt,Avalible,N,r1); flag2=comp(rt,Needpn,N,r2); if(flag1=1&flag2=1) printf(call for

15、 request avalible); dec(Avalible,rt,N); dec(Needpn,rt,N); add(Allocationpn,rt,N,r3); disp(); if(safe()=1) if(check(Allocationpn,Maxpn,N)=1) add(Avalible,Allocationpn,N,0); finishpn=1; k+; return 1; else return 0; else printf(The resouce have assignedn); int main() int i,j,s_flag; char c,s; int avN,s

16、_llMN; for(i=0;iM;i+) finishi=-1; srand(time(NULL); for(i=0;iM;i+) for(j=0;jN;j+) Allocationij=rand()%10; Needij=rand()%10; Maxij=Allocationij+Needij; for(i=0;iN;i+) Avaliblei=rand()%12; disp();s_flag=safe(); if(s_flag=1) printf(是否申请资源-(Y/N)n); c=getchar(); if(c=Y|c=y) N1: printf(1-random request re

17、soucen); printf(2-request resouce by mann); grand(av,Avalible,N); /保存原始的available的值 for(i=0;iM;i+) grand(s_lli,Allocationi,N); getchar(); Mnu: s=getchar(); switch(s) case 1:if(ran_request()=1) printf (continue request(Y/N)n); getchar();c=getchar(); if(c=Y|c=y) goto N1; else grand(Avalible,av,N); for

18、(i=0;iM;i+) grand(Allocationi,s_lli,N); break; case 2:if(request()=1) printf(continue request(Y/N)n); getchar();c=getchar(); if(c=Y|c=y) goto N1; else grand(Avalible,av,N); for(i=0;iM;i+) grand(Allocationi,s_lli,N); break; default:printf(input error,please input agin.n);goto Mnu; if(c=N|c=n) printf(Thank for your use.n); return 0;