操作系统银行家算法实验报告.docx
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操作系统银行家算法实验报告.docx
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操作系统银行家算法实验报告
银行家算法实验报告
【实验目的】
(1)根据设计题目的要求,充分地分析和理解题目,叙述系统的要求,明确程序要求实现的功能以及限制条件。
(2)明白自己需要用代码实现的功能,清楚编写每部分代码的目的,做到有的放矢,有条理不遗漏的用代码实现银行家算法。
【实验要求】
(1)了解和理解死锁;
(2)理解利用银行家算法避免死锁的原理;
(3)会使用某种编程语言。
【实验原理】
一、安全状态
指系统能按照某种顺序如 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Request^Need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Request^Available则继续以下检查,否则显示系统无足够资源,Pi阻缶Aft3七 1塞等^待0 (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]-Request^]; Allocation[i,j]: =Allocation[i,j]+Request[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; 2Finish: 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: 1Finish[i]=false; 2Need[i,j] (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;gotostep2; (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 图1-1安全性算法流程图 (2)银行家算法流程图 图1-2银行家算法流程图 (3)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。 (4)参考图1-2所示流程图编写银行家算法 (5)编写主函数来循环调用银行家算法。 【参考代码】部分参考代码如下: #include #defineM3〃资源的种类数 #defineN5//进程的个数 voidoutput(intiMax[N][M],intiAIlocation[N][M],intiNeed[N][M],int iAvailable[M],charcName[N]);//统一的输出格式 boolsafety(intiAllocation[N][M],int cName[N]); boolbanker(intiAllocation[N][M],int iNeed[N][M],int iNeed[N][M],int iAvailable[M],char iAvailable[M],char cName[N]); voidmain(){ inti,j; 〃当前可用每类资源的资源数 intiAvailable[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 intiMax[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intiNeed[N][M],iAllocation[N][M]={{0,1,1},{2,0,0},{3,0,2},{2,1,1},{0,0,2}}; //进程名 charcName[N]={'a','b','c','d','e'}; boolbExitFlag=true;//退出标记 charch;〃接收选择是否继续提出申请时传进来的值 boolbSafe;//存放安全与否的标志 〃计算iNeed[N][M]的值 for(i=0;i for(j=0;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 \ny为是;n为否。 \n";cin>>ch; switch(ch) { case'y': //coutvv"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: coutvv"输入有误,请重新输入: \n"; } } } 〃输出 voidoutput(intiMax[N][M],intiAllocation[N][M],intiNeed[N][M],int iAvailable[M],charcName[N]) { inti,j; cout<<"\n\tMax\tAllocation\tNeed\tAvailable"< cout<<"\tABC\tABC\tABC\tABC"< for(i=O;i { cout< for(j=O;j cout< cout<<"\t"; for(j=O;j coutvviAllocation[i][j]<<""; cout<<"\t";for(j=O;j cout<<"\t"; coutvv""; //Available只需要输出一次 if(i==0) for(j=O;j coutvvendl; } } //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; boolsafety(intiAIIocation[N][M],intiNeed[N][M],intiAvailable[M],charcName[N]) inti,j,flag,x=O; charnum[5]; intWork[M];boolFinish[N];for(j=0;j<3;j++)Work[j]=iAvailable[j]; for(i=0;i<5;i++) Finish[i]=false;while(true) 跳出 {flag=0; 次循环中是否有使有满足条件不为0表示存在 for(i=0;i<5;i++) //定义基本变量 〃将iAvailable的值赋给Work //将Finish全部置为False //执行无限循环,满足条件时 //每次循环开始时将记录本iAllocation的标志置为0,若为0表示不存在,若 //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++) { IIWork[j]+= Work[j]+=iAllocation[i][j] Work[j]+iAllocation[i][j] } Finish[i]=true; //将Finish置 flag++; num[x++]=cName[i]; II标志加1 //将该序列名赋给 true 数组num[] } } if(flag==0) //标志为 {coutvv"无安全序列"; 0,证明已无满足条件iAllocation,退出循环,返回falsereturnfalse; } if(Finish[0]==true&&Finish[1]==true&&Finish[2]==true&&Finish[3]==true&& II若所有Finish置为true,输出安全数 Finish[4]==true) 列,返回True { cout«"\n"; coutvv"安全序列为: " for(x=0;x<5;x++)cout< cout<<"\n"; returntrue; } } returntrue; } //安全返回true,不安全返回false boolbanker(intiAllocation[N][M],intiNeed[N][M],int cName[N]) { intiMax[N][M]={{7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3}}; intt,i,Request[3],check_1[3]; charx; coutvv"请输入进程名: "; 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; coutvv"请输入各资源数量: "; for(t=0;t<3;t++) cin>>Request[t]; for(t=0;t<3;t++) {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"; returnfalse; } iAvailable[M],char II定义变量 〃输入进程名 II输入变量名 II检查数值 } 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"; returnfalse; } } 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 returntrue; returntrue; } 实验结果 Hax B 5 2 0 hllocd'tionABC -fl 10212 100i0 ;320 HuaillaibleABC 332 013 0.11 当前时刻殊统的一个安全系列为’bd<5孙o. 遽堆堤出申道7 y 诒入提出養源申请粘进程名希入申请各类资源的数呈i 当前时刻系统自勺一个安全系列戈J;fad.ea匸_ 0itac '1 Au^llaibleABC M2丄 44 【实验小结】 通过这次实验,让我更深的了解了银行家算法,银行家算法是避免死锁的主要方法,其思路在很多方面都非常值得我们来学习借鉴。
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