操作系统实验七_死锁
操作系统实验报告-死锁的避免
操作系统实验报告-死锁的避免操作系统实验（二）死锁的避免1.实验内容使用C++实现模拟随机算法和银行家算法2.实验目的（1）了解死锁的产生原因（随机算法）（2）理解死锁的解决办法（银行家算法）3.实验题目使用随机算法和银行家算法设计程序4.程序流程图主要过程流程图银行家算法流程图安全性算法流程图5.程序代码和运行结果#include <stdio.h>#include<stdlib.h> typedef struct{int A;int B;int C;}RES;#define false 0#define true 1//系统中所有进程数量#define PNUMBER 3//最大需求矩阵RES Max[PNUMBER];//已分配资源数矩阵RES Allocation[PNUMBER];//需求矩阵RES Need[PNUMBER];//可用资源向量RES Available={0,0,0};//安全序列int safe[PNUMBER];void setConfig(){int i=0,j=0;printf("================开始手动配置资源==================\n");//可分配资源printf("输入可分配资源\n");scanf("%d%d%d",&Available.A,&Available.B,&Available.C);//最大需求矩阵MAXprintf("输入最大需求矩阵%dx%d\n",PNUMBER,PNUMBER );for (i=0;i<PNUMBER;i++){scanf("%d%d%d",&Max[i].A,&Max[i].B,&Max[i].C);}//已分配矩阵Allocprintf("输入已分配矩阵%dx%d\n",PNUMBER,PNUMBER);for (i=0;i<PNUMBER;i++){scanf("%d%d%d",&Allocation[i].A,&Allocation[i].B,&Allocation[i].C);}//需求矩阵printf("输入需求矩阵%dx%d\n",PNUMBER,PNUMBER);for (i=0;i<PNUMBER;i++){scanf("%d%d%d",&Need[i].A,&Need[i].B,&Need[i].C);}printf("================结束配置资源==================\n");}void loadConfig(){FILE *fp1;if ((fp1=fopen("config.txt","r"))==NULL){printf("没有发现配置文件,请手动输入\n");setConfig();}else{int i=0;printf("发现配置文件,开始导入..\n");//可分配资源fscanf(fp1,"%d%d%d",&Available.A,&Available.B,&Available.C);//最大需求矩阵MAXfor (i=0;i<PNUMBER;i++){fscanf(fp1,"%d%d%d",&Max[i].A,&Max[i].B,&Max[i].C);}//已分配矩阵Allocfor (i=0;i<PNUMBER;i++){fscanf(fp1,"%d%d%d",&Allocation[i].A,&Allocation[i].B,&Allocation[i].C);}//需求矩阵for (i=0;i<PNUMBER;i++){fscanf(fp1,"%d%d%d",&Need[i].A,&Need[i].B,&Need[i].C);}}}//试探分配void ProbeAlloc(int process,RES *res){Available.A -= res->A;Available.B -= res->B;Available.C -= res->C;Allocation[process].A += res->A;Allocation[process].B += res->B;Allocation[process].C += res->C;Need[process].A -= res->A;Need[process].B -= res->B;Need[process].C -= res->C;}//若试探分配后进入不安全状态，将分配回滚void RollBack(int process,RES *res){Available.A += res->A;Available.B += res->B;Available.C += res->C;Allocation[process].A -= res->A;Allocation[process].B -= res->B;Allocation[process].C -= res->C;Need[process].A += res->A;Need[process].B += res->B;Need[process].C += res->C;}//安全性检查bool SafeCheck(){RES Work;Work.A = Available.A;Work.B = Available.B;Work.C = Available.C;bool Finish[PNUMBER] = {false,false,false};int i;int j = 0;for (i = 0; i < PNUMBER; i++){//是否已检查过if(Finish[i] == false){//是否有足够的资源分配给该进程if(Need[i].A <= Work.A && Need[i].B <= Work.B && Need[i].C <= Work.C){//有则使其执行完成，并将已分配给该进程的资源全部回收Work.A += Allocation[i].A;Work.B += Allocation[i].B;Work.C += Allocation[i].C;Finish[i] = true;safe[j++] = i;i = -1; //重新进行遍历}}}//如果所有进程的Finish向量都为true则处于安全状态，否则为不安全状态for (i = 0; i < PNUMBER; i++){if (Finish[i] == false){return false;}}return true;}//资源分配请求bool request(int process,RES *res){//request向量需小于Need矩阵中对应的向量if(res->A <= Need[process].A && res->B <= Need[process].B && res->C <=Need[process].C){//request向量需小于Available向量if(res->A <= Available.A && res->B <= Available.B && res->C <= Available.C){//试探分配ProbeAlloc(process,res);//如果安全检查成立，则请求成功，否则将分配回滚并返回失败if(SafeCheck()){return true;}else{printf("安全性检查失败。
操作系统-死锁
检测死锁是否发生有三个典型的检测时机： (1)当进程由于资源请求不满足而等待时检测死锁，缺点是系统开销大。 (2)定时检测。 (3)系统资源利用率下降时检测死锁。
一个简单的死锁检测算法 给每个进程、每个资源指定唯一编号；设置一张资源分配表记录各进程与其占用资源之间的关系；设 置一张进程等待表记录各进程与要申请资源之间的关系。从资源等待表出发，看有没有形成等待的环 路。即可以利用资源分配图的思想来检测是否有死锁发生。
死锁避免
通过一个例子来讨论死锁避免的设计思想：
如下图(a)有两个进程P和Q，系统中一共有M个资源，假设A为进程P对资源需求的最大量，B是进程Q对 资源需求的最大量，如果P进程对资源的占用量超过X则Q进程无法运行，如果Q进程对资源的占用量超过 Y，则P进程无法运行。(b)中X1为进程P的资源占用量，Y1是Q进程的占有量，那么剩余的资源能满足P或 Q进程对资源的需求量；(c)中X2为进程P的资源占用量，Y1是Q进程的占有量，那么剩余的资源可以满足 P进程对资源的最大需求量，等P进程释放资源后Q进程就可以继续执行，这时对资源的分配就是有条件 的；(d)中剩余资源既不能满足P进程也不能满足Q进程对资源的最大需求量。
破坏“不可抢占”条件 实现方案是当一个进程申请的资源被其他进程占用时，可以通过操作系统 抢占这一资源(两个进程优先级不同)。这种方法具有局限性，适用于状态 易于保存和恢复的资源，如CPU、内存资源。
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破坏“占有且等待”条件 指一个进程占有了一部分资源，在申请其他资源的时候由于得不到满足而进入等待状态。有下面两种方案实现： • 实现方案1：要求每个进程在运行前必须一次性申请它所要求的所有资源，且仅当该进程所要资源均可满足时
实验报告(死锁的避免)
三、程序设计和说明
1.算法描述
2.算法实现
四、实课程实验报告
实验名称：死锁的避免
姓名：
学号：
专业：
五邑大学计算机学院
一、实验目的
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。
二、实验内容
编写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地避免死锁的发生。实验要求设计一个有三类资源A、B、C的系统，它们的资源总量分别为10、5、7，资源由五个进程p0、p1、p2、p3、p4共享。假设当前的资源分配状态为：
死锁实验报告
死锁实验报告死锁实验报告引言：在计算机科学领域，死锁是一种常见的问题，它指的是多个进程或线程因争夺资源而陷入无限等待的状态。
为了深入了解死锁的原因和解决方法，我们进行了一项死锁实验。
本报告将详细介绍实验的目的、方法、结果和讨论。
实验目的：本次实验的目的是通过模拟多个进程之间的资源竞争，观察死锁的发生情况，并分析其原因。
通过实验，我们希望能够更好地理解死锁的概念和特性，并探索解决死锁问题的方法。
实验方法：为了模拟死锁的发生，我们设计了一个简单的场景。
假设有两个进程A和B，它们分别需要两个资源X和Y来完成任务。
进程A首先请求资源X，然后请求资源Y；而进程B则相反，首先请求资源Y，然后请求资源X。
这样，当两个进程同时运行时，它们会互相等待对方释放资源，从而导致死锁的发生。
实验结果：在实验过程中，我们使用了一个模拟器来模拟进程的执行和资源的分配情况。
经过多次运行实验，我们观察到死锁的发生。
当进程A和进程B同时运行时，它们会互相等待对方释放资源，最终导致两个进程都无法继续执行下去，形成死锁状态。
讨论：通过对实验结果的观察和分析，我们可以得出以下结论和讨论。
1. 死锁的原因：死锁的发生是因为两个进程互相等待对方释放资源，形成了一个循环等待的情况。
这种情况下，无论是进程A还是进程B都无法继续执行下去，导致了死锁的发生。
2. 死锁的必要条件：根据实验结果和理论知识，我们知道死锁发生的必要条件包括互斥、占有和等待。
在实验中，资源X和资源Y的互斥性导致了互斥条件的满足；进程A和进程B分别占有资源X和资源Y，满足了占有条件；而它们互相等待对方释放资源，满足了等待条件。
因此，死锁的必要条件在实验中得到了满足。
3. 解决死锁的方法：针对死锁问题，我们可以采取多种方法来解决。
例如，我们可以引入资源的预分配和剥夺机制，以避免进程无限等待资源。
另外，我们还可以采用资源的有序分配策略，通过对资源的合理排序来避免死锁的发生。
此外，还可以使用死锁检测和死锁恢复算法来及时发现和解决死锁问题。
死锁实验报告
操作系统实验报告——死锁的检测与解除计科101班张昊翔1007300204一．实验目的掌握操作系统的进程管理与资源分配原理，掌握对操作系统安全性检验和死锁的解除的原理和方法。
二.实验原理死锁（Deadlocking）是在多用户或多进程状况下，为使用同一资源而产生的无法解决的争用状态，通俗地讲，就是两个用户各占用一个资源，两人都想使用对方的资源，但同时又不愿放弃自己的资源，就一直等待对方放弃资源，如果不进行外部干涉，就将一直耗下去。
死锁会造成资源的大量浪费，甚至会使系统崩溃。
在SQL Server 中解决死锁的原则是“牺牲一个比两个都死强”，即挑出一个进程作为牺牲者，将其事务回滚，并向执行此进程的程序发送编号为1205 的错误信息。
而防止死锁的途径就是不能让满足死锁条件的情况发生，为此，用户需要遵循以下原则：尽量避免并发地执行涉及到修改数据的语句；要求每个事务一次就将所有要使用的数据全部加锁，否则就不予执行；预先规定一个封锁顺序所有的事务，都必须按这个顺序对数据执行封锁，例如，不同的过程在事务内部对对象的更新执行顺序应尽量保持一致；每个事务的执行时间不可太长，对程序段长的事务可考虑将其分割为几个事务三．设计思路1.输入系统进程数量n和资源类型数量m。
2.输入每类资源的数量。
3.输入每个进程每类资源的最大需求量和已获资源量。
4.检验系统的安全系。
5.若检测结果为系统不安全，可以对死锁进行解除，直到安全为止，再检测。
6．重复5操作，直到所有进程运行完毕。
四．主要功能模块int Max[100][100]={0}; //各进程所需各类资源的最大需求;int Available[100]={0}; //系统可用资源;char Name[100]={0}; //资源的名称;int Allocation[100][100]={0}; //系统已分配资源;int Need[100][100]={0}; //还需要资源int Request[100]={0}; //请求资源向量;int Temp[100]={0}; //存放安全序列;int Work[100]={0}; //存放系统可提供资源;bool Finish[100]={0};//存放已完成的序列五．程序流程图通六．源代码// Deadlock.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
死锁进程实验报告
死锁进程实验报告一、实验目的：观察死锁发生的现象，了解死锁发生的原因。
掌握如何判断死锁发生的方法。
二、实验分析：死锁现象是操作系统各个进程竞争系统中有限的资源引起的。
如果随机给进程分配资源，就可能发生死锁，因此就应有办法检测死锁的发生。
本次实验中采用“银行家算法”判断死锁的发生。
三、实验设计：本实验设计一个3个并发进程共享3种系统资源且每种系统资源有10个的系统。
系统能显示各种进程的进展情况以及检察是否有错误和死锁现象产生。
四、算法说明：“银行家算法”。
按每个进程的申请数量给各个进程试探性分配资源，看能否找个一个序列使各个进程都能正常运行结束。
若能，则不会发生死锁；若不能，则会发生死锁。
五、程序使用说明：一、本程序用于检测错误和是否会发生死锁。
系统有3个进程竞争3种系统资源，每种资源有10个。
二、输入各个进程的最大需求资源数目数组max[3]和已经得到的资源数目组[3]，系统计算出各个进程还应申请的资源数目数组need[3]。
三、若进程最大需求数大于系统资源数（10），则出错；若进程申请的资源数目大于其需要的最大资源数目，则出错。
/*死锁实验源程序*/include<math.h>include<stdio.h>typedef struct{int state;int max[3];int alloc[3];int need[3];}Pc;int whefinish(Pc *p){if((p[0].state&&p[1].state&&p[2].state)==1) return 1;else return 0;}inpalloc(Pc *P,int *q1,int *q2){int m,n;for(m=0;m<3;m++)for(n=0;n<3;n++){scanf("%d",&p[m].alloc[n])p[m].need[n]=p[m].max[n]-p[m].alloc[n];q1[n]=q1[n]-p[m].alloc[n];if(p[m].need[n]>p[m].max[n])q2[n]=0;}Prlcess(Pcb *p1,int *p2,int *q){if(p1->need[0]<p2[0]&&p1->need[1]<p2[1]&&p1->need[2]<p2[2]) {P->state=0;p2[0]+=P->alloc[0];p2[1]+=p->alloc[1];p2[2]+=p->alloc[2];*p=3;}}main(){int i,j,n,x=0;int state[3],avil[3]={10,10,10}Pc pcb[3];for(i=0;i<3;i++)for(j=0;j<3;j++){scanf("%d",Pcb[i].max[j];if(Pcb[i].max[j]>10)state[i]=0;}if((state[0]&&state[1]&&state[2])==0) printf("error!\n");else{inpalloc(&Pcb,&avil[3],&state[3]);if((state[0]&&state[1]&&state[2])==0) printf("Error!\n");else{for(i=0;i<3;i++)for(j=0;j<3;j++)Process(&Pcb[j],&avil,&j);if(whefinish(&Pcb)==1)printf("all Pcbs are finishde!\n");else printf("Deally-Embrace!\n");}}}六、实验心得：通过这次实验使我对死锁的概念，死锁产生的原因，死锁是否会产生的判断算法，银行家算法，都有了更为深入和直观的了解以及掌握。
操作系统学习笔记（七）死锁
操作系统学习笔记（七）死锁⼀、资源把需要排他性使⽤的对象称为资源。
资源可以是硬件也可以是软件，⽐如打印机或者数据库中的⼀个加锁记录。
资源可以分为两类：可抢占资源和不可抢占资源。
可抢占资源：可以从拥有它的进程中抢占⽽不产⽣副作⽤。
不可抢占资源：不引起相关的计算失败的情况下，⽆法把它从占有它的进程处抢占过来。
抢占这个词，在进程和线程调度时就提到了这个概念，那时是进程或者线程可以抢占CPU，即抢占式调度。
存储器也可以抢占，如内存换页。
⼀般来说，可抢占资源不会引起死锁，可以在进程间重新分配资源⽽得到解决。
⼆、死锁死锁的概念：如果⼀个进程集合中，每个进程都在等待只能由该集合中其他进程才能引发的事件，那么该进程集合就是死锁的。
死锁并不仅仅发⽣在资源上，资源死锁只是⼀种。
资源死锁的四个必要条件：（1）互斥条件。
每个资源要么已经分配给了⼀个进程，要么就是可⽤的。
（2）占有和等待条件。
已经得到了某个资源的进程可以再请求新的资源。
（3）不可抢占条件。
已经分配给⼀个进程的资源不能被抢占，只能由占有它的进程显式地释放。
（4）环路等待条件。
死锁发⽣时，系统中⼀定有由两个或以上的进程组成的⼀条环路，该环路中的每个进程都在等待着下⼀个进程所占有的资源。
可以⽤⼀个有向图来表⽰资源分配的情况。
⽤圆形节点表⽰进程，⽅形表⽰资源。
从资源节点到进程节点的有向边表⽰该资源被请求、并被进程占⽤。
由进程到资源节点的有向边表⽰进程正在请求该资源，并且因为请求资源⽽导致进程被阻塞，处于等待该资源的状态。
这样，根据环路等待条件，⼀旦在某个时候有向图中出现了两个或两个以上进程组成的环路，就会导致死锁的发⽣。
下图是《现代操作系统》中的⼀个例⼦：现在有三个进程A、B、C，它们需要R、S、T三个资源中的其中两个，具体参见图上⽅的信息。
操作系统可以选取任意⼀个就绪的进程执⾏。
我们可以看到，在第⼀种执⾏顺序中，每个进程都占有了⼀个资源，从⽽在请求第⼆个资源的时候，每个进程都进⼊了阻塞态，最后没有进程可以执⾏。
操作系统死锁实验报告
程序结构如下：
当进程pi提出资源申请时，系统执行1）若Request[i]≤Need[i],转2）；否则错误返回。2）若Request[i]≤Available,转3）；否则进程等待。3）假设系统分配了资源，则有：
printf("%d",Need[i][j]); printf("\n");}share();}
分配成功分配失败
6．实验分析与体会
通过这次作业不仅使我对操作系统中银行家算法有了进一步的掌握，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。
与预防死锁的几种方法相比较，限制条件少，资源利用程度提高了。
由于要寻找一个安全序列，实际上增加了系统的开销。Banker algorithm最重要的一点是：保证操作系统的安全状态！这也是操作系统判断是否分配给一个进程资源的标准！
实验日期：2010年6月8日
教师评语
签名：年月日
2）若Finish[i]=False&&Need<=Work,则执行3）;否则执行4）
3）进程P获得第i类资源,则顺利执行直至完成!并释放资源:
Work=Work+Allocation; Finish[i]=true;转2)
4） 若所有进程的Finish[i]=true,则表示系统安全;否则,不安全!
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实验七死锁【基本信息】姓名：谌浩旗学号：71109424 日期：2010/05/27【实验内容】使用Ptheads或Win32 threads编写多线程程序实现银行家算法。
具体要求见”Operating System Concepts(Seventh Edition)” Chapter 7后的练习7.13（p270-271）。
【实验目的】通过实验，理解银行家算法的算法思想及其实现方法，加深对线程死锁、系统安全状态等概念的理解【设计思路和流程图】1.设定好所需模拟的线程数目，资源种数，各个资源的数量，各个线程最大资源需求的数量。
2.用多线程分发出多个线程，每个线程模拟系统进程申请释放资源。
3.线程执行的函数步骤：a)随机生成一个需求向量，需求向量要小于该线程最大需求向量；b)判断需求向量是否大于当前需求向量，大于则回到第一步骤；c)判断需求是否导致资源分配的不安全状态，用银行家算法判断，是则等待一个随机的时间（0.1-1.1秒），然后继续发出需求申请；d)当该需求发出3次还未得到满足，则取消该需求，回到步骤a，视为进程的资源申请被人为终止e)若安全，则分配资源给该线程，并判断该线程所需资源是否已达到，达到则释放所有拥有的资源，然后退出，线程结束，未达到则继续过程a【主要数据结构及其说明】#include<cstdio>#include<windows.h>#include<cstdlib>#include<ctime>const int n = 5; //线程数const int m = 3; //资源数int Max[n][m] = {7, 4, 3,0, 2, 0,6, 0, 0,0, 1, 1,4, 3, 1};int Need[n][m] = {7, 4, 3,0, 2, 0,6, 0, 0,0, 1, 1,4, 3, 1};int Available[m] = {15, 13, 13};HANDLE Mutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);bool CheckSafe(int thread, int request[]){bool Finish[n] = {false};int Work[m];int i, j, remain = n;for (i = 0; i < m; ++i){Work[i] = Available[i] - request[i];Need[thread][i] -= request[i];}while (true){for (i = 0; i < n; ++i){if (Finish[i]) continue;for (j = 0; j < m; ++j)if (request[j] > Work[j]) break;if (j != m) continue;for (j = 0; j < m; ++j)Work[j] += Need[thread][j];Finish[i] = true;--remain;break;}if (!remain) break;if (i == n) return false;}for (i = 0; i < m; ++i)Need[thread][i] += request[i];return true;}DWORD WINAPI Request(LPVOID param){srand(time(0));DWORD thread = (DWORD)param;int i, Request[m];while (true){Sleep(rand() % 1000);WaitForSingleObject(Mutex, INFINITE); ////////////////////获取资源需求的随机向量Requestprintf("Thread %d request sourse ", thread);for (i = 0; i < m; ++i){Request[i] = rand() % (Max[thread][i] + 1);printf("%d ", Request[i]);}printf("\n");//判断资源Request是否大于Needfor (i = 0; i < m; ++i)if (Request[i] > Need[thread][i]){printf("Thread %d's Request > Need\n", thread);break;}ReleaseMutex(Mutex); ///////////////////if (i != m) continue; //需求不合法，重新执行函数int MaxRequestNum = 3; //3次申请资源不合法后放弃资源，视为取消了该任务while (MaxRequestNum--){Sleep(rand() % 1000 + 100); //等待至少0.1秒至1.1秒WaitForSingleObject(Mutex, INFINITE); ///////////////////printf("Thread %d's request sourse ", thread);for (i = 0; i < m; ++i)printf("%d ", Request[i]);printf("\n");//判断资源Request是否大于Avaliblefor (i = 0; i < m; ++i){if (Request[i] > Available[i])break;}//大于则等待if (i != m){printf("Thread %d's request > avaliable, must wait\n");ReleaseMutex(Mutex);continue;}//不大于则判断安全性if (CheckSafe(thread, Request)){bool finished = true;printf("Thread %d get sourse ", thread);for (i = 0; i < m; ++i){printf("%d ", Request[i]);Need[thread][i] -= Request[i];if (Need[thread][i]) finished = false;Available[i] -= Request[i];}printf("\n");printf("Now avaliable is ");for (i = 0; i < m; ++i)printf("%d ", finished ? (Available[i] += Max[thread][i]) :Available[i]);printf("\n");if (finished){printf("thread %d finished\n", thread);return 0;}}else{printf("Thread %d's request is not safe\n", thread);}ReleaseMutex(Mutex); ////////////////////}//打印取消信息WaitForSingleObject(Mutex, INFINITE); ///////////////////printf("Thread %d's request ", thread);for (i = 0; i < m; ++i)printf("%d ", Request[i]);printf("canceled\n");ReleaseMutex(Mutex); ////////////////////}return 0;}int main(){DWORD ThreadId[n];HANDLE ThreadHandle[n];int i;for (i = 0; i < n; ++i){ThreadHandle[i] = CreateThread(NULL,0,Request,(LPVOID)i,0,&ThreadId[i]);}WaitForMultipleObjects(n, ThreadHandle, TRUE, INFINITE);return 0;}【程序运行时的初值和运行结果】运行参数：结果：【实验体会】通过实验，了解到了操作系统对死锁的解决办法，进一步学习了Windows 和Linux 环境下互斥锁的实现方法，加深了对临界区问题和进程同步机制的理解，同时巩固利用Windows API 和PthreadAPI 进行多线程编程的方法。