银行家算法

操作系统原理课程设计课程名称：死锁的避免；模拟银行家算法专业班级：14级信管2班组长：赵贤杰成员：云靖宿熙隆指导教师：付维娜2016 / 2017 学年第 2 学期【设计题目】死锁的避免；银行家算法【设计目标】（1）进一步理解利用银行家算法避免死锁的问题；（2）在了解和掌握银行家算法的基础上，编制银行家算法通用程序，将调试结果显示在计算机屏幕上，再检测和笔算的一致性。

（3）理解和掌握安全序列、安全性算法（4）了解和理解死锁；（5）理解利用银行家算法避免死锁的原理；（6）会使用某种编程语言。

【设计原理】一、安全状态指系统能按照某种顺序如<P1,P2,…,Pn>(称为<P1,P2,…,Pn>序列为安全序列)，为每个进程分配所需的资源，直至最大需求，使得每个进程都能顺利完成。

二、银行家算法假设在进程并发执行时进程i提出请求j类资源k个后，表示为Requesti[j]=k。

系统按下述步骤进行安全检查：如果Requesti≤Needi则继续以下检查，否则显示需求申请超出最大需求值的错误。

如果Requesti≤Available则继续以下检查，否则显示系统无足够资源，Pi阻塞等待。

（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］∶=Available［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。

三、安全性算法设置两个向量：∶工作向量Work:它表示系统可提供给进程继续运行所需的各类资源数目，它含有m个元素，在执行安全算法开始时，Work∶=Available;∶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，再令Finish[i]∶=true。

从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程：∶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获得资源后，可顺利执行，直至完成，并释放出分配给它的资源，故应执行：Work［j］∶=Work［i］+Allocation［i,j］;Finish［i］∶=true;go to step2;（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；否则，系统处于不安全状态。

【设计内容和步骤】1.流程图（1）参考下图所示流程图编写安全算法。

（2）编写统一的格式。

每次提出申请之后输出申请成功与否的结果。

如果成功还需要输出变化前后的各种数据，并且输出安全序列。

（3）参考下图所示流程图编写银行家算法。

（4）编写主函数来循环调用银行家算法。

2.运行效果截图【设计总结】1.通过本次银行家算法实验，加深了我们对银行家算法的了解，掌握了如何利用银行家算法避免死锁。

2.实验中遇到点问题，通过查阅资料、询问老师顺利解决。

3.通过这次的实践，使我们理论知识更加的牢固。

【参考文献】1.汤小凤，梁红兵.计算机操作系统，西安：西安电子科技大学出版社，20022.王清，李光明.计算机操作系统，北京：冶金工业出版社，2003【程序代码】#include <iostream.h>#include <string.h>#define M 3 //资源的种类数#define N 5 //进程的个数void output(int iMax[N][M],int iAllocation[N][M],int iNeed[N][M],int iAvailable[M],char cName[N]); //统一的输出格式bool safety(int iAllocation[N][M],int iNeed[N][M],int iAvailable[M],char cName[N]);bool banker(int iAllocation[N][M],int iNeed[N][M],int iAvailable[M],char cName[N]);void main(){int i,j;//当前可用每类资源的资源数int iAvailable[M]={3,3,2};//系统中N个进程中的每一个进程对M类资源的最大需求int iMax[N][M]={{7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3}};//iNeed[N][M]每一个进程尚需的各类资源数//iAllocation[N][M]为系统中每一类资源当前已分配给每一进程的资源数int iNeed[N][M],iAllocation[N][M]={{0,1,1},{2,0,0},{3,0,2},{2,1,1},{0,0,2}};//进程名char cName[N]={'a','b','c','d','e'};bool bExitFlag=true; //退出标记char ch;//接收选择是否继续提出申请时传进来的值bool bSafe; //存放安全与否的标志//计算iNeed[N][M]的值for(i=0;i<N;i++)for(j=0;j<M;j++)iNeed[i][j]=iMax[i][j]-iAllocation[i][j];//输出初始值output(iMax,iAllocation,iNeed,iAvailable,cName);//判断当前状态是否安全bSafe=safety(iAllocation,iNeed,iAvailable,cName);//是否继续提出申请while(bExitFlag){cout<<"\n"<<"继续提出申请？\ny为是；n为否。

\n";cin>>ch;switch(ch){case 'y'://cout<<"调用银行家算法";bSafe=banker(iAllocation,iNeed,iAvailable,cName);if (bSafe) //安全，则输出变化后的数据output(iMax,iAllocation,iNeed,iAvailable,cName);break;case 'n':cout<<"退出。

\n";bExitFlag=false;break;default:cout<<"输入有误，请重新输入：\n";}}}//输出void output(int iMax[N][M],int iAllocation[N][M],int iNeed[N][M],int iAvailable[M],char cName[N]){int i,j;cout<<"\n\t Max \tAllocation\t Need \t Available"<<endl;cout<<"\tA B C\tA B C\tA B C\t A B C"<<endl;for(i=0;i<N;i++){cout<<cName[i]<<"\t";for(j=0;j<M;j++)cout<<iMax[i][j]<<" ";cout<<"\t";for(j=0;j<M;j++)cout<<iAllocation[i][j]<<" ";cout<<"\t";for(j=0;j<M;j++)cout<<iNeed[i][j]<<" ";cout<<"\t";cout<<" ";//Available只需要输出一次if (i==0)for(j=0;j<M;j++)cout<<iAvailable[j]<<" ";cout<<endl;}}//安全性算法，进行安全性检查；安全返回true，并且输出安全序列，不安全返回false，并输出不安全的提示；bool safety(int iAllocation[N][M],int iNeed[N][M],int iAvailable[M],char cName[N]){int i,j,flag,x=0;char num[5];int Work[M];bool Finish[N]; //定义基本变量for(j=0;j<3;j++)Work[j]=iAvailable[j]; //将iAvailable的值赋给Workfor(i=0;i<5;i++) //将Finish全部置为FalseFinish[i]=false;while(true) //执行无限循环，满足条件时跳出{flag=0; //每次循环开始时将记录本次循环中是否有使有满足条件iAllocation的标志置为0，若为0表示不存在，若不为0表示存在for(i=0;i<5;i++) //执行循环，看有没有满足条件的iAllocation{if(Finish[i]==false&&Work[0]>=iNeed[i][0]&&Work[1]>=iNeed[i][1]&&Work[2]>=iNeed[i ][2]){for(j=0;j<3;j++){Work[j]+= iAllocation[i][j] ; //Work[j]+= Work[j]+iAllocation[i][j] }Finish[i]=true; //将Finish置trueflag++; //标志加1num[x++]=cName[i]; //将该序列名赋给数组num[] }}if(flag==0){cout<<"无安全序列"; //标志为0，证明已无满足条件iAllocation ，退出循环，返回falsereturn false;}if(Finish[0]==true&&Finish[1]==true&&Finish[2]==true&&Finish[3]==true&&Finish[4]== true) //若所有Finish置为true，输出安全数列，返回True {cout<<"\n";cout<<"安全序列为：";for(x=0;x<5;x++)cout<<num[x]<<" ";cout<<"\n";return true;}}return true;}//安全返回true，不安全返回falsebool banker(int iAllocation[N][M],int iNeed[N][M],int iAvailable[M],char cName[N]){int iMax[N][M]={{7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3}};int t,i,Request[3],check_1[3];char x; //定义变量cout<<"请输入进程名："; //输入进程名cin>>x;if(x=='a')i=0;if(x=='b')i=1;if(x=='c')i=2;if(x=='d')i=3;if(x=='e')i=4;cout<<"请输入各资源数量："; //输入变量名for(t=0;t<3;t++)cin>>Request[t];for(t=0;t<3;t++) //检查数值{check_1[t]=Request[t]+iAllocation[i][t];}for(t=0;t<3;t++){if((iMax[i][t]-check_1[t])<0){cout<<"\n资源申请超过最大需求量！！！\n";return false;}}for(t=0;t<3;t++) //检查数值{if((iAvailable[t]-Request[t])<0){cout<<"\n不能满足进程！！！\n";return false;}}for(t=0;t<3;t++) //将该变量的iAvailable、iAllocation、iNeed重新赋值{iAvailable[t]-=Request[t];iAllocation[i][t]+=Request[t];iNeed[i][t]-=Request[t];}safety(iAllocation,iNeed,iAvailable,cName); //执行安全数列算法return true;return true;}。