操作系统课程设计Word下载.docx
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第二部分:
安全性算法
1.设置两个向量
(1).工作向量:
Work=Available(表示系统可提供给进程继续运行所需要的各类资源数目)
(2).Finish:
表示系统是否有足够资源分配给进程(True:
有;
False:
没有).初始化为False
2.若Finish[i]=False&
&
Need<
=Work,则执行3;
否则执行4(I为资源类别)
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!
(2)生产者----消费者算法
A、创建生产者线程并向缓冲区中输入数据
B、判断缓冲区是否已满,如果没满,输入数据;
如果满了,生产者等待,消费者取走数据
C、判断缓冲区是否为空。
如果为空输入数据;
如果不为空,则消费者阻塞,生产者生产产品后被唤醒,创建消费者线程。
然后转至B
而当某个进程释放资源时,则他就是一个消费者。
在同一时刻只能有一个消费者或生产者使用缓冲区,用互斥信号量可以控制各个生产者和消费者之间的互斥,是的生产和消费的工作能够有序进行,而不至于发生死锁。
通过一个有界缓冲区(用数组来实现)把生产者和消费者联系起来。
假定生产者和消费者的优先级是相同的,只要缓冲区未满,生产者就可以生产产品并将产品放入缓冲区中。
类似的,只要缓冲区未空,消费者就可以从缓冲区中取走产品并消费他。
但是禁止生产者向满的的缓冲区中送入产品,消费者从空的缓冲区中取走产品用线程的互斥来实现。
代码
银行家算法:
#include<
stdio.h>
#definen5//进程个数
#definem3//资源种类
intAvailable[m]={2,3,3},Alloc[n+1][m]={0,0,0,2,1,2,4,0,2,3,0,5,2,0,4,3,1,4},Need[n+1][m]={0,0,0,3,4,7,1,3,4,0,0,3,2,2,1,1,1,0};
intAvailable1[m],Need1[n][m],Alloc1[n][m];
inth;
intsafede()//安全状态判别算法
{
inti,j,work[m],finish[n],tag=n;
for(i=0;
i<
m;
i++)work[i]=Available1[i];
n;
i++)finish[i]=0;
while(tag--)
{
i++)
if(finish[i]==0)
for(j=0;
j<
j++)if(Need1[h][j]<
=work[j])continue;
if(j==m)
{
j++)
work[j]=work[j]+Alloc1[h][j];
finish[j]=1;
}
i++)if(finish[i]==1)continue;
if(i==n)return1;
elsereturn0;
}
intmain()
{
inti,j,request[m];
while
(1)
printf("
输入进程类型:
\nP="
);
scanf("
%d"
&
h);
输入请求资源向量:
\n"
i++)scanf("
request[i]);
Available1[i]=Available[i];
Alloc1[h][i]=Alloc[h][i];
Need1[h][i]=Need[h][i];
if(!
(request[i]<
=Need[h][i]))
非法请求!
!
break;
if(i==m)
=Available[i]))
P%d阻塞!
h);
i++)//试探性分配
Available1[i]=Available1[i]-request[i];
Alloc1[h][i]=Alloc1[h][i]+request[i];
Need1[h][i]=Need1[h][i]-request[i];
if(safede()==0)printf("
资源分配后系统不是处于安全状态!
//若新状态安全,则实际分配资源给Pi,否则取消试探性分配
else
资源分配成功!
Available[i]=Available1[i];
Alloc[h][i]=Alloc1[h][i];
Need[h][i]=Need1[h][i];
可利用资源:
i++)printf("
%d"
Available[i]);
\n分配资源:
for(i=1;
=n;
Alloc[i][j]);
需求矩阵:
Need[i][j]);
请求结束!
\n\n"
return0;
#include<
windows.h>
fstream.h>
string>
conio.h>
//定义一些常量;
//本程序允许的最大临界区数;
#defineMAX_BUFFER_NUM10//秒到毫秒的乘法因子;
#defineINTE_PER_SEC1000//本程序允许的生产和消费线程的总数;
#defineMAX_THREAD_NUM64//定义一个结构,记录在测试文件中指定的每一个线程的参数
structThreadInfo
intserial;
//线程序列号
charentity;
//是P还是C
doubledelay;
//线程延迟
intthread_request[MAX_THREAD_NUM];
//线程请求队列
intn_request;
//请求个数
};
/全局变量的定义
//临界区对象的声明,用于管理缓冲区的互斥访问;
CRITICAL_SECTIONPC_Critical[MAX_BUFFER_NUM];
intBuffer_Critical[MAX_BUFFER_NUM];
//缓冲区声明,用于存放产品;
HANDLEh_Thread[MAX_THREAD_NUM];
//用于存储每个线程句柄的数组;
ThreadInfoThread_Info[MAX_THREAD_NUM];
//线程信息数组;
HANDLEempty_semaphore;
//一个信号量;
HANDLEh_mutex;
//一个互斥量;
DWORDn_Thread=0;
//实际的线程的数目;
DWORDn_Buffer_or_Critical;
//实际的缓冲区或者临界区的数目;
HANDLEh_Semaphore[MAX_THREAD_NUM];
//生产者允许消费者开始消费的信号量;
//生产消费及辅助函数的声明
voidProduce(void*p);
voidConsume(void*p);
boolIfInOtherRequest(int);
intFindProducePositon();
intFindBufferPosition(int);
intmain(void){//声明所需变量;
DWORDwait_for_all;
ifstreaminFile;
//初始化缓冲区;
for(inti=0;
MAX_BUFFER_NUM;
i++)
Buffer_Critical[i]=-1;
//初始化每个线程的请求队列;
for(intj=0;
MAX_THREAD_NUM;
j++){
for(intk=0;
k<
k++)
Thread_Info[j].thread_request[k]=-1;
Thread_Info[j].n_request=0;
}//初始化临界区;
for(i=0;
MAX_BUFFER_NUM;
InitializeCriticalSection(&
PC_Critical[i]);
//打开输入文件,按照规定的格式提取线程等信息;
inFile.open("
test1.txt"
//从文件中获得实际的缓冲区的数目;
inFile>
>
n_Buffer_or_Critical;
inFile.get();
输入文件是:
//回显获得的缓冲区的数目信息;
%d\n"
(int)n_Buffer_or_Critical);
//提取每个线程的信息到相应数据结构中;
while(inFile){
Thread_Info[n_Thread].serial;
Thread_Info[n_Thread].entity;
Thread_Info[n_Thread].delay;
charc;
inFile.get(c);
while(c!
='
\n'
!
inFile.eof()){
inFile>
Thread_Info[n_Thread].thread_request[Thread_Info[n_Thread].n_request++];
}
n_Thread++;
}//回显获得的线程信息,便于确认正确性;
(int)n_Thread;
intTemp_serial=Thread_Info[j].serial;
charTemp_entity=Thread_Info[j].entity;
doubleTemp_delay=Thread_Info[j].delay;
\nthread%2d%c%f"
Temp_serial,Temp_entity,Temp_delay);
intTemp_request=Thread_Info[j].n_request;
Temp_request;
%d"
Thread_Info[j].thread_request[k]);
cout<
<
endl;
//创建在模拟过程中几个必要的信号量
empty_semaphore=CreateSemaphore(NULL,n_Buffer_or_Critical,n_Buffer_or_Critical,"
semaphore_for_empty"
h_mutex=CreateMutex(NULL,FALSE,"
mutex_for_update"
//下面这个循环用线程的ID号来为相应生产线程的产品读写时所
//使用的同步信号量命名;
(int)n_Thread;
std:
:
stringlp="
semaphore_for_produce_"
;
inttemp=j;
while(temp){
charc=(char)(temp%10);
lp+=c;
temp/=10;
h_Semaphore[j+1]=CreateSemaphore(NULL,0,n_Thread,lp.c_str());
}//创建生产者和消费者线程;
(int)n_Thread;
i++){
if(Thread_Info[i].entity=='
P'
)
h_Thread[i]=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)(Produce),
&
(Thread_Info[i]),0,NULL);
elseh_Thread[i]=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)(Consume),
}//主程序等待各个线程的动作结束;
wait_for_all=WaitForMultipleObjects(n_Thread,h_Thread,TRUE,-1);
\n\n全部生产者和消费者都已完成它们的工作.\n"
按任意键返回!
getch();
}//确认是否还有对同一产品的消费请求未执行;
boolIfInOtherRequest(intreq)
for(inti=0;
n_Thread;
for(intj=0;
Thread_Info[i].n_request;
j++)
if(Thread_Info[i].thread_request[j]==req)
returnTRUE;
returnFALSE;
}//找出当前可以进行产品生产的空缓冲区位置;
intFindProducePosition()
intEmptyPosition;
for(inti=0;
n_Buffer_or_Critical;
if(Buffer_Critical[i]==-1){
EmptyPosition=i;
//用下面这个特殊值表示本缓冲区正处于被写状态;
Buffer_Critical[i]=-2;
returnEmptyPosition;
}
//找出当前所需生产者生产的产品的位置;
intFindBufferPosition(intProPos)
intTempPos;
for(inti=0;
if(Buffer_Critical[i]==ProPos){
TempPos=i;
returnTempPos;
}//生产者进程
voidProduce(void*p)
//局部变量声明;
DWORDwait_for_semaphore,wait_for_mutex,m_delay;
intm_serial;
//获得本线程的信息;
m_serial=((ThreadInfo*)(p))->
serial;
m_delay=(DWORD)(((ThreadInfo*)(p))->
delay*INTE_PER_SEC);
Sleep(m_delay);
//开始请求生产
生产者%2d发送生产请求信号.\n"
m_serial);
//确认有空缓冲区可供生产,同时将空位置数empty减1;
用于生产者和消费者的同步;
wait_for_semaphore=WaitForSingleObject(empty_semaphore,-1);
//互斥访问下一个可用于生产的空临界区,实现写写互斥;
wait_for_mutex=WaitForSingleObject(h_mutex,-1);
intProducePos=FindProducePosition();
ReleaseMutex(h_mutex);
//生产者在获得自己的空位置并做上标记后,以下的写操作在生产者之间可以并发执行;
//核心生产步骤中,程序将生产者的ID作为产品编号放入,方便消费者识别;
生产者%2d开始在缓冲区%2d生产产品.\n"
m_serial,ProducePos);
Buffer_Critical[ProducePos]=m_serial;
生产者%2d完成生产过程:
\n"
缓冲区[%2d]:
%3d\n"
ProducePos,Buffer_Critical[ProducePos]);
//使生产者写的缓冲区可以被多个消费者使用,实现读写同步;
ReleaseSemaphore(h_Semaphore[m_serial],n_Thread,NULL);
}//消费者进程
voidConsume(void*p)
{//局部变量声明;
DWORDwait_for_semaphore,m_delay;
intm_serial,m_requestNum;
//消费者线程的序列号和请求的数目;
intm_thread_request[MAX_THREAD_NUM];
//本消费者线程的请求队列;
//提取本线程的信息到本地;
m_serial=((ThreadInfo*)(p))->
m_delay=(DWORD)(((ThreadInfo*)(p))->
m_requestNum=((ThreadInfo*)(p))->
n_request;
for(inti=0;
m_requestNum;
m_thread_request[i]=((ThreadInfo*)(p))->
thread_request[i];
Sleep(m_delay);
//循环进行所需产品的消费
for(i=0;
//请求消费下一个产品
消费者%2d请求消费%2d产品\n"
m_serial,m_thread_request[i]);
//如果对应生产者没有生产,则等待;
如果生产了,允许的消费者数目-1;
实现了读写同步;
wait_for_semaphore=WaitForSingleObject(h_Semaphore[m_thread_request[i]],-1);
//查询所需产品放到缓冲区的号
intBufferPos=FindBufferPosition(m_thread_request[i]);
//开始进行具体缓冲区的消费处理,读和读在该缓冲区上仍然是互斥的;
//进入临界区后执行消费动作;
并在完成此次请求后,通知另外的消费者本处请求已
//经满足;
同时如果对应的产品使用完毕,就做相应处理;
并给出相应动作的界面提
//示;
该相应处理指将相应缓冲区清空,并增加代表空缓冲区的信号量;
EnterCriticalSection(&
PC_Critical[BufferPos]);
消费者%2d开始消费%2d产品\n"
((ThreadInfo*)(p))->
thread_request[i]=-1;
if(!
IfInOtherRequest(m_thread_request[i])){
Buffer_Critical[BufferPos]=-1;
//标记缓冲区为空;
消费者%2d成功消费%2d:
BufferPos,Buffer_Critical[BufferPos]);
ReleaseSemaphore(empty_semaphore,1,NULL);
else{
消费者%2d成功消费产品%2d\n"
}//离开临界区
LeaveCriticalSection(&
PC_Cri
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