实验二-银行家算法.doc

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1、实验二银行家算法一、实验目的1．理解死锁避免相关内容；2．掌握银行家算法主要流程；3．掌握安全性检查流程。操作系统中的死锁避免部分的理论进行实验。要求实验者设计一个程序，该程序可对每一次资源申请采用银行家算法进行分配。二、实验设备PC机、windows2000操作系统、TurboC2.0三、实验要求本实验要求4学时完成。1．设计多个资源（≥3）；2．设计多个进程（≥3）；3．设计银行家算法相关的数据结构；4．动态进行资源申请、分配、安全性检测并给出分配结果。5．撰写实验报告，并在实验报告中画出银行家和安全性检查函数流程图；四、预备知识死锁避免定义：在系统运行过程中，对进程

2、发出的每一个资源申请进行动态检查，并根据检查结果决定是否分配资源：若分配后系统可能发生死锁，则不予分配，否则予以分配。由于在避免死锁的策略中，允许进程动态地申请资源。因而，系统在进行资源分配之前预先计算资源分配的全安性。若此次分配不会导致系统进入不安全状态，则将资源分配给进程；否则，进程等待。其中最具有代表性的避免死锁算法是银行家算法。1系统安全状态1）安全状态所谓系统是安全的，是指系统中的所有进程能够按照某一种次序分配资源，并且依次地运行完毕，这种进程序列{P1，P2…Pn}就是安全序列。如果存在这样一个安全序列，则系统是安全的。并非所有的不安全状态都会转为死锁状态，但

3、当系统进入不安全状态后，便有可能进入死锁状态；反之，只要系统处于安全状态，系统便可避免进入死锁状态。所以避免死锁的实质：系统在进行资源分配时，如何使系统不进入不安全状态。2）安全状态之例假设系统有三个进程，共有12台磁带机。各进程的最大需求和T0时刻已分配情况如下表：进程最大需求已分配可用P1P2P310495223问：T0时刻是否安全？答：T0时刻是安全的，因为存在安全序列：P2àP1àP3不安全序列：P1à…P3à…P2àP3àP13）由安全状态向不安全状态的转换如果不按照安全序列分配资源，则系统可能会由安全状态进入不安全状态。例如，在T0时刻以后，P3又请求1台磁带

4、机，若此时系统把剩余3台中的1台分配给P3，则系统便进入不安全状态。因为，此时也无法再找到一个安全序列，例如，把其余的2台分配给P2，这样，在P2完成后只能释放出4台，既不能满足P1尚需5台的要求，也不能满足P3尚需6台的要求，致使它们都无法推进到完成，彼此都在等待对方释放资源，即陷入僵局，结果导致死锁。2利用银行家算法避免死锁1）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m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变。如果Available［j

5、］=K，则表示系统中现有Rj类资源K个。②最大需求矩阵Max。最大需求矩阵Max。这是一个n×m的矩阵，它定义了系统中n个进程中的每一个进程对m类资源的最大需求。如果Max［i,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n×m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Allocation［i,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Need［i,j］=K，则表示进程i还需要Rj类资源K个，方能完成其任务

6、。Need［i,j］=Max［i,j］-Allocation［i,j］2）银行家算法设Requesti是进程Pi的请求向量，如果Requesti［j］=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，系统按下述步骤进行检查：(1)如果Requesti［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它所宣布的最大值。(2)如果Requesti［j］≤Available［j］，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：Available［j］∶=A

7、vailable［j］-Requesti［j］;Allocation［i,j］∶=Allocation［i,j］+Requesti［j］;Need［i,j］∶=Need［i,j］-Requesti［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，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。银行家算法的参考流程图如下：结束否是申请失败。以上分配作废，恢复原来的分配状态：Available[j]=Available[j]+R