死锁检测
操作系统实验报告利用银行家算法避免死锁
计算机操作系统实验报告 题目利用银行家算法避免死锁 一、实验目的： 1、加深了解有关资源申请、避免死锁等概念，并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。 2、要求编写和调试一个系统动态分配资源的简单模拟程序，观察死锁产生的条件，并采用银行家算法，有效的防止和避免死锁的发生。 二、实验内容： 用银行家算法实现资源分配： 设计五个进程{p0,p1,p2,p3,p4}共享三类资源{A,B,C}的系统，例如，{A,B,C}的资源数量分别为10，5，7。进程可动态地申请资源和释放资源，系统按进程的申请动态地分配资源，要求程序具有显示和打印各进程的某一个时刻的资源分配表和安全序列；显示和打印各进程依次要求申请的资源号以及为某进程分配资源后的有关资源数据。 三、问题分析与设计： 1、算法思路： 先对用户提出的请求进行合法性检查，即检查请求是否大于需要的，是否大于可利用的。若请求合法，则进行预分配，对分配后的状态调用安全性算法进行检查。若安全，则分配；若不安全，则拒绝申请，恢复到原来的状态，拒绝申请。 2、银行家算法步骤： （1）如果Requesti＜or =Need,则转向步骤(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Request＜or=Available,则转向步骤（3）；否则，表示系统中尚无足够的资源，进程必须等待。 （3）系统试探把要求的资源分配给进程Pi,并修改下面数据结构中的数值： Available=Available-Request[i]; Allocation=Allocation+Request; Need=Need-Request; (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。 3、安全性算法步骤： （1）设置两个向量 ①工作向量Work。它表示系统可提供进程继续运行所需要的各类资源数目，执行安全算法开始时，Work=Allocation; ②布尔向量Finish。它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]=false，当有足够资源分配给进程时，令Finish[i]=true。 （2）从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程： ①Finish[i]=false ②Need 4.4 调度与死锁自测题 4.4.1 基本题 一、判断题(正确的在括号中记√,错误的记×) 1.死锁就是循环等待。 ( ) 2.最适合分时系统的进程调度算法是优先数法。（） 3.不存在只涉及一个进程的死锁。 ( ) 4. 在分时系统中当用户数一定时，影响响应时间的主要因素是调度算法。( ) 5.若系统中每一资源类只有一个,只要系统存在任何环路,系统状态就是不安全的。 ( ) 6.多级反馈调度算法属于抢占调度方式。（） 7.死锁是多个进程为竞争系统资源或彼此间通信而引起的一种临时性的阻塞现象。 ( ) 8.在引入线程的系统中进程程调度负责CPU的分配工作。（） 9.当进程数大于资源数时,进程竞争资源一定会产生死锁。（） 10.实时调度的关键是保证满足实时任务对截止时间的要求。（） 1. Χ 2. Χ 3.√ 4. Χ 5.√ 6. √ 7. Χ 8. Χ 9. Χ 10. √ 二、选择题 1.在三种基本类型的操作系统中,都设置了进程调度,在批处理系统中还应设置______调度。 A.作业 B.进程 C.中级 D.多处理机 2.下列算法中,_______只能采用非抢占调度方式。 A．高优先权优先法 B.时间片轮转法 C.FCFS调度算法 D.短作业优先算法 3.下面关于优先权大小的论述中,正确的论述是_____________。 A.计算型作业的优先权,应高于I/O型作业的优先权。 B.用户进程的优先权,应高于系统进程的优先权。 C.资源要求多的作业,其优先权应高于资源要求少的作业。 D.在动态优先权时,随着进程执行时间的增加,其优先权降低。 4.最适合分时系统的进程调度算法是______。 A、FCFS B、SSJF C、优先数法 D、轮转法 5.在分时系统中当用户数一定时，影响响应时间的主要因素是_____。 A、时间片 B、调度算法 C、存储分配方式 D、作业的大小 6.采用“按序分配”策略，可以破坏死锁产生的条件是______。 A、互斥 B、请求和保持 C、非剥夺 D、环路等待 7.下述解决死锁的方法中,属于死锁预防策略的是____________。 A.银行家算法 B.资源有序分配法 C.资源分配图化简法 D.撤消进程法 8.从下面关于安全状态和非安全状态的论述中,正确的论述是________。 A.安全状态是没有死锁的状态,非去全状态是有死锁的状态。 B.安全状态是可能有死锁的状态,非安全状态也是可能有死锁的状态。 C.安全状态是可能没有死锁的状态,非安全状态是有死锁的状态。 D.安全状态是没有死锁的状态,非安全状态是可能有死锁的状态。 9.关于产生死锁的现象,下面的描述最准确是__________。 A.每个进程共享某一个资源 B.每个进程竞争某一个资源 C.每个进程等待着某一个不能得到且不可释放的资源 死锁练习题 (一)单项选择题 l系统出现死锁的根本原因是( )。 A．作业调度不当 B．系统中进程太多 C．资源的独占性 D．资源管理和进程推进顺序都不得当 2．死锁的防止是根据( )采取措施实现的。 A．配置足够的系统资源 B．使进程的推进顺序合理 C．破坏产生死锁的四个必要条件之一 D．防止系统进入不安全状态 3．采用按序分配资源的策略可以防止死锁．这是利用了使( )条件不成立。 A．互斥使用资源 B循环等待资源 c．不可抢夺资源 D．占有并等待资源 4．可抢夺的资源分配策略可预防死锁，但它只适用于( )。A．打印机 B．磁带机 c．绘图仪 D．主存空间和处理器 5．进程调度算法中的( )属于抢夺式的分配处理器的策略。A．时间片轮转算法 B．非抢占式优先数算法 c．先来先服务算法 D．分级调度算法 6．用银行家算法避免死锁时，检测到( )时才分配资源。 A．进程首次申请资源时对资源的最大需求量超过系统现存的资源量 B．进程己占用的资源数与本次申请资源数之和超过对资源的最大需求量 c．进程已占用的资源数与本次申请的资源数之和不超过对资源的最大需求量，且现存资源能满足尚需的最大资源量 D进程已占用的资源数与本次申请的资源数之和不超过对资源的最大需求量，且现存资源能满足本次申请量，但不能满足尚需的最大资源量 7．实际的操作系统要兼顾资源的使用效率和安全可靠，对资源的分配策略，往往采用 ( )策略。 A死锁的防止 B．死锁的避免 c．死锁的检测 D．死锁的防止、避免和检测的混合(一)单项选择题 1．D 2．C 3．B 4．D 5．A 6 C 7 D (二)填空题 l若系统中存在一种进程，它们中的每一个进程都占有了某种资源而又都在等待其中另一个进程所占用的资源。这种等待永远不能结束,则说明出现了______。 2．如果操作系统对 ______或没有顾及进程______可能出现的情况，则就可能形成死锁。3．系统出现死锁的四个必要条件是：互斥使用资源，______，不可抢夺资源和______。 4．如果进程申请一个某类资源时，可以把该类资源中的任意一个空闲资源分配给进程，则说该类资源中的所有资源是______。 5．如果资源分配图中无环路，则系统中______发生。 6．为了防止死锁的发生，只要采用分配策略使四个必要条件中的______。 7．使占有并等待资源的条件不成立而防止死锁常用两种方法：______和______. 8静态分配资源也称______，要求每—个进程在______就申请它需要的全部资源。 9．释放已占资源的分配策略是仅当进程______时才允许它去申请资源。 10抢夺式分配资源约定，如果一个进程已经占有了某些资源又要申请新资源，而新资源不能满足必须等待时、系统可以______该进程已占有的资源。 11．目前抢夺式的分配策略只适用于______和______。 12．对资源采用______的策略可以使循环等待资源的条件不成立。 13．如果操作系统能保证所有的进程在有限的时间内得到需要的全部资源，则称系统处于______。 14．只要能保持系统处于安全状态就可______的发生。 15．______是一种古典的安全状态测试方法。 16．要实现______，只要当进程提出资源申请时，系统动态测试资源分配情况，仅当能确保系统安全时才把资源分配给进程。 17．可以证明,M个同类资源被n个进程共享时，只要不等式______成立,则系统一定不会发生死锁，其中x为每个进程申请该类资源的最大量。 18．______对资源的分配不加限制，只要有剩余的资源，就可把资源分配给申请者。 19．死锁检测方法要解决两个问题，一是______是否出现了死锁，二是当有死锁发生时怎样去______。 20．对每个资源类中只有一个资源的死锁检测程序根据______和______两张表中记录的资源情况，把进程等待资源的关系在矩阵中表示出 第五章死锁练习题参考答案 (一)单项选择题 1．D 2．C 3．B 4．D 5．A 6．C 7．D (二)填空题 1．死锁2．资源管理不得当，并发执行时3．占有并等待资源，循环等待资源4．等价的5．没有死锁6．一个条件不成立7．静态分配资源，释放已占资源8．预分配资源．开始执行前9．没有占用资源10．抢夺11．主存空间，处理器12．按序分配13安全状态14．避免死锁15．银行家算法16．死锁的避免17．n(x- 1)+l<=m 18．死锁检测方法19判断系统，解除死锁20．占用表，等待表21．尚需量，剩余量22终止，抢夺资源23．校验点24．防止，检测 (三)简答题 1．若系统中存在一组进程、它们中的每—个进程都占用了某种资源而又都在等待其中另一个进程所占的资源，这种等待永远不能结束，则说明系统出现了死锁。产生死锁的原因有两个:一是操作系统对资源的管理不当，二是没有顾及进程并发执行时可能出现的情况。 2．采用某些资源分配策略使死锁的四个必要条件之一不成立，就能防止死锁。除第一个条件互斥使用资源没有对应策略外，对占有并等待资源、不可抢夺资源和循环等待资源这三个条件可采用静态分配资源，释放已占资源，抢夺式分配资源和按序分配资源等资源分配策略。 3．如果操作系统能保证所有的进程在有限的时间内得到需要的全部资源，则称系统处于安全状态。常用银行家算法动态地检测系统中的资源分配情况和进程对资源的需求情况进行资源分配，确保系统处于安全状态。 4解决死锁问题有以下三种方法：(1)死锁的防止。系统按预定的策略为进程分配资源，这些分配策略能使死锁的四个必要条件之一不成立，从而使系统不产生死锁。(2)死锁的避免。系统动态地测试资源分配情况，仅当能确保系统安全时才给进程分配资源。(3)死锁的检测。对资源的申请和分配不加限制，只要有剩余的资源就可把资源分配给申请者，操作系统要定时判断系统是否出现了死锁，当有死锁发生时设法解除死锁。5．用抢夺资源的方式解除死锁时要注意三点：(1)抢夺进程资源时希望付出的代价最小。(2)为被抢夺者的恢复准备好条件，如返回某个安全状态，并记录有关信息。(3)防止被抢夺资源的进程“饿死”,一般总是从执行时间短的进程中抢夺资源。 (四)应用题 1．(1)根据表，P1，P2和P3三个进程尚需资源数分别是4，5和1，系统的资源剩余量为2，若把剩余的资源量全部分配给P2，系统产已无资源可分配，使三个进程都等待资源而无法完成，形成死锁。所以不能先满足进程P2的要求。 (2)可先为进程P3分配1个资源，当它归还3个资源后，这样共有4个可分配资源，可满足P1申请1个资源的要求，再分配3个资源给进程P1，待P1归还7个资源后，先满足P2申请2个资源的请求，分配给进程P2，再分配3个资源给P2，使它完成。 2．(1)系统目前尚余有的资源数为(2，6，2，1)，五个进程尚需的资源数分别是A：(2，0，0，0) ; B：(0，0，0,0); C：(4，6，2，0) ; D：(5，7，0，0); E：(0,0，2，1);由于进程B己满足了全部资源需求，它在有限时间内会归还这些资源，因此可分配资源达到(3，6，4，1)，这样就可分配给进程A；等A归还资源后，可分配资源达到(6，12，6，1)，再分配给进程C；之后可分配资源会达到(7，12，10，1)，分配给进程D并等待一段时间后，可分配资源将达到(7，12，10，2)，最后，可分配给进程E，满足其全部请求。所以说目前系统处于安全状态。 (2)若此时给进程D分配(2，5，0，0)个资源，进程D尚需(3，2，0，0)，则系统剩余的资源量为(0， 第五章死锁练习题 (一)单项选择题 1．系统出现死锁的根本原因是( )。 A．作业调度不当B．系统中进程太多C．资源的独占性D．资源管理和进程推进顺序都不得当 2．死锁的防止是根据( )采取措施实现的。 A．配置足够的系统资源B．使进程的推进顺序合理 C．破坏产生死锁的四个必要条件之一D．防止系统进入不安全状态 3．采用按序分配资源的策略可以防止死锁．这是利用了使( )条件不成立。 A．互斥使用资源B循环等待资源C．不可抢夺资源D．占有并等待资源 4．可抢夺的资源分配策略可预防死锁，但它只适用于( )。 A．打印机B．磁带机C．绘图仪D．主存空间和处理器 5．进程调度算法中的( )属于抢夺式的分配处理器的策略。 A．时间片轮转算法B．非抢占式优先数算法C．先来先服务算法D．分级调度算法 6．用银行家算法避免死锁时，检测到( )时才分配资源。 A．进程首次申请资源时对资源的最大需求量超过系统现存的资源量 B．进程己占用的资源数与本次申请资源数之和超过对资源的最大需求量 C．进程已占用的资源数与本次申请的资源数之和不超过对资源的最大需求量，且现存资源能满足尚需的最大资源量 D进程已占用的资源数与本次申请的资源数之和不超过对资源的最大需求量，且现存资源能满足本次申请量，但不能满足尚需的最大资源量 7．实际的操作系统要兼顾资源的使用效率和安全可靠，对资源的分配策略，往往采用( )策略。 A死锁的防止B．死锁的避免C．死锁的检测D．死锁的防止、避免和检测的混合 (二)填空题 1．若系统中存在一种进程，它们中的每一个进程都占有了某种资源而又都在等待其中另一个进程所占用的资源。这种等待永远不能结束,则说明出现了______。 2．如果操作系统对______或没有顾及进程______可能出现的情况，则就可能形成死锁。 3．系统出现死锁的四个必要条件是：互斥使用资源，______，不可抢夺资源和______。 4．如果进程申请一个某类资源时，可以把该类资源中的任意一个空闲资源分配给进程，则说该类资源中的所有资源是______。 5．如果资源分配图中无环路，则系统中______发生。 6．为了防止死锁的发生，只要采用分配策略使四个必要条件中的______。 7．使占有并等待资源的条件不成立而防止死锁常用两种方法：______和______. 8静态分配资源也称______，要求每—个进程在______就申请它需要的全部资源。 9．释放已占资源的分配策略是仅当进程______时才允许它去申请资源。 10．抢夺式分配资源约定，如果一个进程已经占有了某些资源又要申请新资源，而新资源不能满足必须等待时、系统可以______该进程已占有的资源。 11．目前抢夺式的分配策略只适用于______和______。 12．对资源采用______的策略可以使循环等待资源的条件不成立。 13．如果操作系统能保证所有的进程在有限的时间内得到需要的全部资源，则称系统处于______。14．只要能保持系统处于安全状态就可______的发生。 15．______是一种古典的安全状态测试方法。 16．要实现______，只要当进程提出资源申请时，系统动态测试资源分配情况，仅当能确保系统安全时才把资源分配给进程。 模拟通过银行家算法避免死锁 一、银行家算法产生的背景及目的 1 ：在多道程序系统中，虽然节奏、虽然借助于多个进程的并发执行来改善系统的利用率，提高系统的吞吐量，但可能发生一种危险—死锁。，死锁就是多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种僵局状态时，如无外力作用，他们将无法再向前进行，如再把信号量作为同步工具时，多个 Wait 和 Signal 操作顺序不当，会产生进程死锁。然而产生死锁的必要条件有互斥条件，请求和保持条件，不剥夺条件和环路等待条件。在预防死锁的几种方法中，都施加了较强的限制条件，在避免死锁的方法中，所施加的条件较弱，有可能获得令人满意的系统性能。在该方法中把系统的状态分为安全状态和不安全状态，只要能使系统都处于安全状态，便可避免死锁。 2：实验目的：让学生独立的使用编程语言编写和调试一个系统分配资源的简单模拟程序，了解死锁产生的原因及条件。采用银行家算法及时避免死锁的产生，进一步理解课堂上老师讲的相关知识点。银行家算法是从当前状态出发，逐个按安全序列检查各客户中谁能完成其工作，然后假定其完成工作且归还全部贷款，再进而检查下一个能完成工作的客户。如果所有客户都能完成工作，则找到一个安全序列，银行家才是安全的。 二：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的改变。如果 Available[j]=k ， z 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 ，表示第i个进程需要第Rj 类资源的最大数目k个. 3:分配矩阵Allocation, 也是n*m的矩阵，若 Allocation[i,j]=k, 表示第i 个进程已分配Rj类资源的数目为k个。 4 :需求矩阵Neec。也是一个n*m的矩阵，Need[i,j]=k, 表示第i个进程还需 Rj 类资源 k 个。 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。 实验二死锁的检测与避免—银行家算法 一、实验目的 1、了解进程产生死锁原因，了解为什么要避免死锁。 2、掌握银行家算法的数据结构，了解算法的执行过程，加深对银行家算法的理 解。 二、实验内容及步骤 采用银行家算法来实现一个n 个并发进程共享m 个系统资源的系统。进程可 以申请和释放资源，系统可以按照各进程的申请计算是否可以分配给其资源。 1、创建C语言工程项目，按照教材上的有关说明，定义相应的数据结构。 2、给各个数据结构设定合适的初始值。 注意：步骤1、2可同时进行，即利用C语言中的定义变量就可同时初始化的 方式进行数值初设。 3、依据银行家算法的描述依次进行资源的试探性分配，直至成功或失败，成功 则说明当前状态是安全的；失败后，还应该将资源回到初始状态，并进行另一 次试探；只有所有的试探都失败了，才能说明当前状态是不安全的。 通常，这种试探性算法采用递归的方法是很合适的，程序也是很简洁的。 三、实验原理 1、银行家算法的思路 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。 2、银行家算法程序流程图（图2-1） 银行家算法（图2-1） 安全性算法（图2-2） 四、实验结果及分析 （一）： 1、T0时刻安全性 2、P1发出请求向量Request 1（1，0，2） 3、P4发出请求向量Request 4（3，3，0） 4、P0发出请求向量Request 0（0，2，0） （二）： 1、 该状态是否安全？ 2、 P2发出请求向量Request （1，2，2 ，2）后，系统能否将资源分配给它？ (三）、自行设计一组资源分配数据，要求资源数大于等于3，进程数大于等于3，有2次预分配。 操作系统实验二报告 一．实验名称：死锁的检测与解除 二．实验目的：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。 三．实验内容： 死锁的检测算法： 1．找出不再申请资源的进程，将它们所占的资源与系统中还剩余的资源加在一起作为“可分配的资源”，同时对这些进程置标志； 2．检测所有无标志的进程，找出一个所需资源量不超过“可分配的资源”量的进程，将其所占用的资源添加到“可分配的资源”中，同时为该进程置标志；重复2）直到所有进程均有标志或无标志的进程的所需资源量均超过“可分配的资源”量； 3．若进程均有标志，说明系统当前不存在死锁；若存在无标志的进程，则表示系统当前已有死锁形成，这些无标志的进程就是一组处于死锁状态的进程。 死锁的解除： 当死锁检测程序检测到有死锁存在时，一般采用两种方式来解除死锁： 1．终止进程：终止一个或多个涉及死锁的进程的执行，收回它们所占的资源再分配。 2．抢夺资源：从涉及死锁的一个或几个进程中抢夺资源，把夺来的资源再分配给卷入死锁的其他进程，直到死锁解除。 四．实验代码： #include 给进程3 分配资源数0 1 0 0 六．实验心得： 加深理解了有关资源申请分配、检测以及避免死锁等概念，了解死锁和避免死锁的具体实施方法。死锁的解除实质上就是如何让释放资源的进程能够继续运行.为了解除死锁就要剥夺资源,此时,需要考虑一下几个问题：选择一个牺牲进程,即要剥夺哪个进程的哪些资源剥夺的进程如何再次运行.怎样保证不发生”饿死”现象“最小代价”,即最经济合算的算法,使得进程回退带来的开销最小.但是,”最小开销”是很不精确的,进程重新运行的开销包括很多因素: 进程的优先级、该进程使用的资源种类和数量为完成任务,进程还需要多少资源有多少进程要被撤销、该进程被重新启动运行的次数.。只有综合考虑各个进程之间的关系，跟资源的关系，才能搞好的解除死锁。避免系统出错。 一、单项选择题 1．在为多道程序所提供的可共享的系统资源不足时，可能出现死锁。但是，不适当的 c 也可能产生死锁。 A.进程优先权 B．资源的线性分配 C.进程推进顺序 D. 分配队列优先权 2．采用资源剥夺法可解除死锁，还可以采用 b 方法解除死锁。 A.执行并行操作 B．撤消进程 C.拒绝分配新资源 D．修改信号量 3．产生死锁的四个必要条件是：互斥、 b 、循环等待和不剥夺。 A. 请求与阻塞 B．请求与保持 C. 请求与释放 D．释放与阻塞 4．发生死锁的必要条件有四个，要防止死锁的发生，可以破坏这四个必要条件，但破坏 a 条件是不太实际的。 A. 互斥 B．不可抢占 C. 部分分配 D．循环等待 5．在分时操作系统中，进程调度经常采用 c 算法。 A.先来先服务 B．最高优先权 C.时间片轮转 D．随机 6．资源的按序分配策略可以破坏 D 条件。 A. 互斥使用资源 B．占有且等待资源 C．非抢夺资源 D. 循环等待资源 7．在 C 的情况下，系统出现死锁。 A. 计算机系统发生了重大故障 B．有多个封锁的进程同时存在 C．若干进程因竞争资源而无休止地相互等待他方释放已占有的资源 D．资源数大大小于进程数或进程同时申请的资源数大大超过资源总数 8．银行家算法是一种 B 算法。 A.死锁解除 B．死锁避免 C.死锁预防 D. 死锁检测 9．当进程数大于资源数时，进程竞争资源 B 会产生死锁。 A.一定 B．不一定 10． B 优先权是在创建进程时确定的，确定之后在整个进程运行期间不再改变。 A.先来先服务 B．静态 C.动态 D．短作业 11. 某系统中有3个并发进程，都需要同类资源4个，试问该系统不会发生死锁的最少资源数是 B A．9 B．10 C．11 D．12 答：B 13．当检测出发生死锁时，可以通过撤消一个进程解除死锁。上述描述是 B 。 A. 正确的 B．错误的 14．在下列解决死锁的方法中，属于死锁预防策略的是 B 。 A. 银行家算法 B. 资源有序分配法 C．死锁检测法 D．资源分配图化简法 15．以下叙述中正确的是 B 。 A. 调度原语主要是按照一定的算法，从阻塞队列中选择一个进程，将处理机分配 给它。 B．预防死锁的发生可以通过破坏产生死锁的四个必要条件之一来实现，但破坏互斥条件的可能性不大。 C．进程进入临界区时要执行开锁原语。 D．既考虑作业等待时间，又考虑作业执行时间的调度算法是先来先服务算法。 银行家死锁避免算法模拟 一．课程设计目的 通过本次实验掌握银行家死锁避免算法的基本思想。当进程提出资源申请时，能够用该算法判断是否拒绝进程请求。 二．课程设计摘要 银行家算法： 我们可以把操作系统看作是银行家，操作系统管理的资源相当于银行家管理的资金，进程向操作系统请求分配资源相当于用户向银行家贷款。操作系统按照银行家制定的规则为进程分配资源，当进程首次申请资源时，要测试该进程对资源的最大需求量，如果系统现存的资源可以满足它的最大需求量则按当前的申请量分配资源，否则就推迟分配。当进程在执行中继续申请资源时，先测试该进程已占用的资源数与本次申请的资源数之和是否超过了该进程对资源的最大需求量。若超过则拒绝分配资源，若没有超过则再测试系统现存的资源能否满足该进程尚需的最大资源量，若能满足则按当前的申请量分配资源，否则也要推迟分配。 四．课程设计原理分析 在多道程序系统中，虽可借助于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——死锁。所谓死锁，是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种僵局状态时，若无外力作用，它们都将无法再向前推进。为保证系统中诸进程的正常运行，应事先采取必要的措施，来预防死锁。最有代表性的避免死锁的方法，是Dijkstra的银行家算法。 死锁： 死锁的产生，必须同时满足四个条件，第一个为互斥条件，即一个资源每次只能由一个进程占用；第二个为请求和保持条件，指进程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源又被其他进程占有，此时请求进 程阻塞，但又对自己已获得的其他资源保持不放；第三个为非剥夺条件，即在出现死锁的系统中一定有不可剥夺使用的资源；第四个为循环等待条件，系统中存在若干个循环等待的进程，即其中每一个进程分别等待它前一个进程所持有的资源。防止死锁的机构只能确保上述四个条件之一不出现，则系统就不会发生死锁。 银行家算法原理： 银行家算法是避免死锁的一种重要方法，通过编写一个简单的银行家算法程序，加深了解有关资源申请、避免死锁等概念，并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。通过这个算法可以用来解决生活中的实际问题，如银行贷款等。 银行家算法，顾名思义是来源于银行的借贷业务，一定数量的本金要应多个客户的借贷周转，为了防止银行家资金无法周转而倒闭，对每一笔贷款，必须考察其是否能限期归还。在操作系统中研究资源分配策略时也有类似问题，系统中有限的资源要供多个进程使用，必须保证得到的资源的进程能在有限的时间内归还资源，以供其他进程使用资源。如果资源分配不得到就会发生进程循环等待资源，则进程都无法继续执行下去的死锁现象。把一个进程需要和已占有资源的情况记录在进程控制中，假定进程控制块PCB其中“状态”有就绪态、等待态和完成态。当进程在处于等待态时，表示系统不能满足该进程当前的资源申请。“资源需求总量”表示进程在整个执行过程中总共要申请的资源量。显然，，每个进程的资源需求总量不能超过系统拥有的资源总数, 银行算法进行资源分配可以避免死锁. 算法思想： 将一定数量的资金供多个用户周转使用，当用户对资金的最大申请量不超过现存资金时可接纳一个新客户，客户可以分期借款，但借款总数不能超过最大的申请量。银行家对客户的借款可以推迟支付，但是能够使客户在有限的时间内得到借款，客户得到所有的借款后能在有限的时间内归还。 用银行家算法分配资源时，测试进程对资源的最大需求量，若现存资源能满足最大需求就满足当前进程的申请，否则推迟分配，这样能够保证至少有一个进程可以得到所需的全部资源而执行到结束，然后归还资源，若OS能保证所有进程在有限的时间内得到所需资源则称系统处于安全状态。 操作系统实验报告 实验题目：死锁的检测与解除学生姓名：田凯飞 学生学号：1107300215 学生班级：计科111 指导老师：霍林 实验题目： 死锁的检测与解除。 实验目的： 在实验一中我们可以通过银行家算法和安全性检测来对系统对进程分配资源时进行安全性检测，这是避免系统发生死锁的有效方法，但是假如系统真的发生死锁的时候，系统也必须对此采取有效的措施，通过该实验我们可以深刻的认识系统对死锁的检测与解除的方法。 设计思想： 该程序是在银行家算法的基础上添加了死锁的解除模块得来的，死锁的解除采用的方法是：当系统发生死锁时，找到已分配资源最大的死锁进程，剥夺其已分配资源，再次检测是否发生死锁。 数据结构： 1)可用资源向量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资源数目。 2)最大需求矩阵max它是一个n m ?的矩阵，定义了系统中n个进程中得每一个进程对m类资源的最大需求。 3)可分配矩阵allocation: 这也一个n m ?的矩阵，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。 4)需求矩阵need: 这表示每一个进程尚需的各类资源数。 5)need[i][j]=max[i][j]-allocation[i][j]。 变量说明： 可用资源向量available[3]; 最大需求矩阵max[4][3]; 可分配矩阵allocation[4][3]; 需求矩阵need[4][3]; 进程状态标识finish[4]; 流程图： 否 是 否 是 运行结果： 无死锁： 算法开始 输入各进程的最大需求资源、 已分配资源和可利用资源数 显示各进程的最大需求资源、已分配资源和可利用资源数 选择进程并进行资源请求 请求是否合法 分配资源 是否死锁 输出进程序列以及该时刻的资源分配情况 解除占用资源最多的进程 算法结束 1.有三个批处理作业，第一个作业10:00 到达，需要执行2 小时；第二个作业在10:10 到达，需要执行1 小时；第三个作业在10:25 到达，需要执行25 分钟。分别采用先来先服务，短作业优先和最高响应比优先三种调度算法，各自的平均周转时间是多少？ 解： 先来先服务： （结束时间=上一个作业的结束时间+执行时间 周转时间=结束时间-到达时间=等待时间+执行时间） 短作业优先： 1)初始只有作业1，所以先执行作业1，结束时间是12:00，此时有作业2和3； 2)作业3需要时间短，所以先执行； 最高响应比优先： 高响应比优先调度算法既考虑作业的执行时间也考虑作业的等待时间，综合了先来先服务和最短作业优先两种算法的特点。 1)10:00只有作业1到达，所以先执行作业1； 2)12:00时有作业2和3， 作业2：等待时间=12:00-10:10=110m;响应比=1+110/60=2.8； 作业3：等待时间=12:00-10:25=95m，响应比=1+95/25=4.8； 所以先执行作业3 2.在一单道批处理系统中，一组作业的提交时刻和运行时间如下表所示。试计算一下三种作业调度算法的平均周转时间T 和平均带权周转时间W。 （1）先来先服务；（2）短作业优先（3）高响应比优先 解： 先来先服务： 短作业优先： 作业顺序： 1)8:00只有作业1，所以执行作业1； 2)9:00有作业2和3，作业3短，所以先执行3； 3)9:12有作业2和4，作业4短，所以先执行4； 高响应比优先： 作业顺序： 1)8:00只有作业1，所以执行作业1； 2)9:00有作业2和3 作业2等待时间=9:00-8:30=30m，响应比=1+30/30=2； 作业3等待时间=9:00-9:00=0m，响应比=1+0/12=1； 所以执行作业2； 3)9:30有作业3和4 作业3等待时间=9:30-9:00=30m，响应比=1+30/12=3.5； 作业4等待时间=9:30-9:06=24m，响应比=1+24/6=5； 漳州师范学院 操作系统课程设计 死锁避免算法设计 姓名： 学号： 系别： 专业： 年级： 指导教师： 一、课程设计题目介绍（含设计目的） 死锁避免算法设计是通过模拟实现银行家算法实现死锁避免目的： 1、了解进程产生死锁的原因，了解为什么要进行死锁的避免。 2、掌握银行家算法的数据结构，了解算法的执行过程，加深对银行家算法的理解。 3、通过运用Dijkstra的银行家算法来避免多个进程运行中因争夺资源而造成僵局，即死锁 要求： 本课程设计可以实现教材3.6.3节中所描述的银行家避免死锁算法。 可自定义进程数目、资源类型和每种类型资源的数目； 可输入每个进程对每种资源的最大需求、已经获得的数量； 当某进程发起某种资源请求时，计算系统状态是否安全。 思想： 操作系统按照银行家制定的规则为进程分配资源，当进程首次申请资源时，要测试该进程对资源的最大需求量，如果系统现存的资源可以满足它的最大需求量则按当前的申请量分配资源，否则就推迟分配。当进程在执行中继续申请资源时，先测试该进程已占用的资源数与本次申请的资源数之和是否超过了该进程对资源的最大需求量。若超过则拒绝分配资源，若没有超过则再测试系统现存的资源能否满足该进程尚需的最大资源量，若能满足则按当前的申请量分配资源，否则也要推迟分配，从而达到死锁的避免。 二、总体设计（含系统的结构、原理框图或模块介绍等） 1.系统的结构 2.原理框图 从主函数开始进入银行家算法系统，先调用初始化函数chushihua()分别输入Allocation[i][j]，Max[i][j]，All[y]并判断是否符合条件，在调用函数show(),输出当前状态Available，Max[i][j]，Allocation[i][j]，Need[i][j]。然后调用安全性算法函数safe()判断在该时刻是否处于安全状态，并输出安全序列。然后调用银行家算法函数bank()进行试分配后再调用安全性算法函数判断在该时刻是否处于安全状态，若不安全，则恢复试分配时改变的值。 实验六死锁避免的算法 【实验目的】 1、了解死锁避免的原理。 2、研究银行家算法的实现方法。 【实验内容】 编程实现银行家算法。 通过编写和调试一个系统动态分配资源的简单模拟程序，观察死锁产生的条件，并采用适当的算法，有效地防止和避免死锁地发生。要求如下： （1）模拟一个银行家算法； （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， 【实验报告】 1、列出调试通过程序的清单，并附上文档说明。 2、总结上机调试过程中所遇到的问题和解决方法及感想。 【实验相关资料】 一、死锁概念 多个并发进程,每个进程占有部分资源,又都等待其它进程释放所占资源,造成均不能向前推进的现象。 二、死锁的避免 死锁避免原理就是使系统始终处于安全状态。 安全状态：所谓安全状态是指能够找到一个安全序列，系统能够按照这个安全序列依次为进程分配资源，使所有进程都能执行完毕，如果找不到这样的安全序列，系统就处于不安全状态。 三、银行家算法 银行家算法要求每个进程的最大资源需求，其基本思想是：始终保持系统处于安全状态，当进程提出资源请求时，系统先进行预分配，再判断系统分配后是否仍然处于安全状态。如果仍然处于安全状态，就进行实际分配；如果处于不安全状态，则拒绝该进程的资源请求。 四、银行家算法相关数据结构 1． 最大需求矩阵： d (t)=?????? ? ??? ???nm n n m m d d d d d d d d d .........212222111211 其中，行表示进程，列表示资源，如：d ij =5表示第 i 个进程最多需要j 类资源5个。 2． 资源分配矩阵： a(t)=?????? ? ??? ???nm n n m m a a a a a a a a a .........212222111211 元素a ij =8表示分配给第 i 进程8个j 类资源。 3． 需求矩阵： b(t)=?????? ? ??? ???nm n n m m b b b b b b b b b .........212222111211 元素b ij =3表示第i 类进程还需要3个j 类资源。 最大需求矩阵=分配矩阵+需求矩阵，即d(t)=a(t)+b(t)。 实验名称：死锁的检测与解除姓名：杨秀龙 学号：1107300432 专业班级：创新实验班111 指导老师：霍林 实验题目 死锁的检测与解除 实验目的 为了更清楚系统对死锁是如何检测和当死锁发生时如何解除死锁 设计思想 首先需要建立和银行家算法类似的数组结构，先把孤立的进程（没有占用资源的进程）放入一个数组中，根据死锁原理，找出既不阻塞又非独立的进程结点，使之成为孤立的结点并放入孤立数组中，再释放该进程的占用资源，继续寻找下一个孤立结点，如果所有进程都能放入孤立数组中，则系统不会发生死锁，如果有进程不能放入，则系统将发生死锁，并进行死锁解除，撤消所有的死锁进程，释放它们占用的资源。 主要数据结构 和银行家算法类似，需要建立相应的数组 int allocation[M][M]; int request[M][M]; int available[M]; int line[M]; //管理不占用资源的进程 int no[M]; //记录造成死锁的进程 int work[M]； 流程图 否 运行结果 图（1）不会发生死锁时 图（1）当发生死锁时 附录 源代码如下： # include "stdio.h" # define M 50 int allocation[M][M]; int request[M][M]; int available[M]; int line[M]; int no[M]; intn,m,i,j,f,a=0; main() { void check(); void remove(); void show(); printf("输入进程总数:"); scanf("%d", &n); printf("输入资源种类数量:"); scanf("%d", &m); printf("输入进程已占用的资源Allocation:\n"); for(i=0;i 信息科学与技术学院实验报告 课程名称: 操作系统实验项目: 死锁的避免 实验地点:指导教师: 日期: 实验类型:（验证性实验综合性实验设计性实验） 专业: 计算机服务外包班级: 14外3 姓名: 周鹏飞学号: 1414104033 一、实验目的及要求 了解死锁避免的概念，掌握避免死锁的算法 二、实验仪器、设备或软件 VC++6.0 三、实验内容及原理 银行家算法流程图： 银行家算法是死锁处理中较为经典的一种避免死锁的方法，它一般分为单资源银行家算法和多资源银行家算法，所谓单资源银行家算法是指只有一种可用资源，多银行家算法是指由多种可用资源，它主要是通过合理的分配资源使得系统不产生死锁的思想来完成。 1.Available是一个长度为m的向量，它表示每类资源可用的数量，Available【j】=k表 示rj类资源可用的数量为k。 2.Max是一个n*m矩阵，它表示每个进程对资源的最大需求，Max【i，j】=k，表示进程之 多可用申请k个rj类资源单位。 3，Allocation是一个n*m矩阵，它表示当前分给每个进程的资源数目。Allocation【i，j】=k，表示进程当前分到k个rj类资源。 4.Need是一个n*m矩阵，它表示每个进程还缺少多少资源。Need【i，j】=k，表示进程尚 需k个rj类资源才能完成其任务。显然Need【i，j】=Max【i，j】-Allocation【i，j】。 当输入进程数与资源数，以及各进程所需的资源和已分配资源之后，系统就会寻找安全序列，若能找到一个安全序列，则结果表明当前系统安全，若找不到则当前系统不安全。 假设进程P提出请求Request[i]，则银行家算法按如下步骤进行判断： 1)如果Request[i] <=Need[i]，则转向2）；否则出错。 2)如果Request[i] <=Available[i]，则转向3）；否则出错。 3)系统试探分配相关资源，修改相关数据： Available[i]=Available[i]-Request[i]; Allocation[i]=Allocation[i]+Request[i]; Need[i]=Need[i]-Request[i]; 4)系统执行安全性检查，如安全，则分配成立；否则试探性分配资源作废，系统恢复原状， 进程进入等待状态。 4.1.2安全检测函数（check） 1）设置两个向量work和finish：work = available，表示系统可提供给进程继续运行所需的各类资源数目；finish表示系统是否有足够的资源分配给进程，使之完成。开始时先做finish【i】：=false；当有足够资源分配给进程时，再令finish【i】：=true。 2）从进程集合中找到一个嫩满足下述条件的进程： a：finish【i】=false；b：need【i】【j】<=work[j];若找到，执行（3），否则，执行（4）。 3）：当进程i获得资源后，可顺利执行，直到完成，并释放出分配给它的资源，故应执行： Work【j】：=work【j】+allocation[i,j]; Finish[i]:=true; A[v++]=I; Go to step 2; 4）：如果所有进程的finish【i】=true都满足，则表示系统处于安全状态，输出安全第2章 调度与死锁自测题
操作系统死锁练习及答案
第5章 死锁 练习题参考答案
《操作系统原理》5资源管理(死锁)习题
操作系统课程设计之模拟通过银行家算法避免死锁
实验二死锁的检测与避免
死锁实验报告
第三章习题(处理机调度与死锁)
银行家死锁避免算法模拟
操作系统实验报告-死锁的检测与解除
操作系统之调度算法和死锁中的银行家算法习题答案
死锁避免算法设计报告
实验四 死锁避免的算法
死锁的检测与解除C语言代码
死锁的避免实验报告