天津科技大学操作系统实验1-5

实验四 银行家算法模拟

【开发语言及实现平台或实验环境】 C++/C#

Microsoft Visual Studio 6.0/ Microsoft Visual Studio .NET 2003

【实验目的】

（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。

（3）理解和掌握安全序列、安全性算法

【实验内容】

（1）编写安全性算法；

（2）编写银行家算法，并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。

【实验原理】 一、安全状态

指系统能按照某种顺序如(称为序列为安全序列)，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：

（1）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。 （2）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

（1）设置两个向量：

① 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;

② 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。 （2）从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程： ① Finish［i］=false; ② 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］;

21

? Finish［i］∶=��true;�� ? 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；否则，系统处于不安全状态。

【实验步骤】 参考实验步骤如下：

（1）参考图1-1所示流程图编写安全性算法。 开始 初始化Work和Finish 存在Finish[i] =false &&Need[i][j]<= Available[j] Y N Finish[i]=true，Work[j]=Work[j]+ Allocation[i][j] N 所有进程都找完了？ Y N 所有finish都为true？ Y 输出系统不安全 输出安全序列 图1-1 安全性算法流程图

（2）编写统一的输出格式。 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）参考图1-2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。

【实验思考】

（1）在编程中遇到了哪些问题？你是如何解决的？

（2）在安全性算法中，为什么不用变量Available，而又定义一个临时变量work？

22

开始 输入初始参数（资 源分配及请求情 出错返回： Y Requesti[j]> Need[i][j] return(error) N 出错返回：(进程阻Y Requesti[j]> Available[j] 塞) return(error) N 假定分配： Available[j] = Available[j] – Requesti[j] Allocation[i][j]= Allocation[i][j] + Requesti[j] Need[i][j] = Need[i][j] – Requesti[j] 是 否 假定分配之后，系统安全 吗？ 申请成功。输出各种数申请失败。 据的变化 以上分配作废，恢复原来的分配状态： Available[j] = Available[j] + Requesti[j] Allocation[i][j]= Allocation[i][j]－Requesti[j] Need[i][j] = Need[i][j]+Requesti[j] 结束 图1-2银行家算法流程图

【参考代码】

23

部分参考代码如下：

#include #include

#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 //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

for(j=0;j

iNeed[i][j]=iMax[i][j]-iAllocation[i][j];

iNeed[N][M],iAllocation[N][M]={{0,1,1},{2,0,0},{3,0,2},{2,1,1},{0,0,2}};

//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

24