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1、实验三 银行家算法一、 实验目的和意义了解掌握银行家算法，学会模拟实现资源分配，同时有要求编写和调试一个系统分配资源的简单模拟程序，观察死锁产生的条件，并使用适当的算法，有效的防止和避免死锁的发生二、方案设计及开发过程1.实验背景在多道程序系统中，虽可借助与多个进程的并发执行，来改善系统的资源利用率，提高系统的吞吐量，但可能发生一种危险-死琐。产生死锁的原因可归结为两点：1：竞争资源。当系统中供多个进程共享的资源如打印机、公用队列等，其数目不足以满足诸进程的需要时，会引起诸进程对资源的竞争而产生死锁。2：进程间推进顺序非法。进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，也同样会导致产生进程死锁。
2、最有代表性的避免死锁的算法，是Dijkstra的银行家算法。这是由于该算法能用与银行系统现金贷款的发放而得名的。 2.算法描述 设Requesti 是进程Pi的请求向量，如果Requestij=K,表示进程Pi需要K个Rj类型的资源，当Pi发出资源请求后，系统按下面步骤进行检查：（1）如果Requestij=Needi,j，便转向步骤2；否则认为出错，因为它所需要的资源数已超过它所宣布的最大值。（2）如果Requestij=Availablej,便转向步骤3；否则，表示尚无足够资源，Pi须等待。（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：Availablej:=Avail
3、ablej-Requestij;Allocationi,j:=Allocationi,j+Requestij;Needi,j:=Needi,j-Requestij;（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。3.数据结构银行家算法中的数据结构：（1） 可利用资源向量Available。这是一个含有n个元素的数组，其中的每一个元素代表一类可利用的资源数目，其初始值是系统中所配置的该类全部可用资源的数目，其数值随该类资源的分配和回收而动态地改变。如果Ava
4、ilablej=K,则表示系统中现有Rj类资源K个。（2）最大需求矩阵Max。这是一个m*n的矩阵，它定义了系统中n个进程中每一个进程对m类资源的最大需求。如果Maxi,j=K,则表示进程i需要Rj类资源的最大数目为K。（3）分配矩阵Allocation。这也是一个m*n的矩阵，它定义了系统中每一类资源当前已分配给每一进程的资源数。如果Allocationi,j=K,则表示进程i当前已分得Rj类资源的数目为K。（4）需求矩阵Need。这也是一个n*m的矩阵，用以表示每一个进程尚需的各类资源数。如果Needi,j=K,则表示进程i还需要Rj类资源K个，方能完成其任务。(5) 工作数组Work.。
5、这是一个含有n个元素的数组，它代表可以提供分配的资源数，初始值是Available中的数值，随着资源的回收，它的值也会改变，公式是Worki=Worki+Allocationi。4.主要函数说明主要函数主要有四个：（1） Main() 主函数：用来显示资源的分配情况和提示信息，同时用Main函数来调用其它子程序。 （2）Safe() 函数：用来检查是否有安全序列，如果存在则返回一个1给主函数，否则返回0。(3) Disp() 函数：用来显示随机生成的资源包括Max、Need、Allocation、Available。(4) Request() 函数：用来进行资源请求，分为手动的和随机申请。同时
6、对申请的资源进行判断，检查申请是否有效，如果有效则返回一个1给主函数，否则返回0。5.算法流程图 N Y Y N N Y N Y Y 三、调试记录与分析 在调试过程中为了显示安全序列的检查状况，在检查Available是否满足Need时要检查m*n遍，并存在表达有歧异，经过修改后，就不需要全部检查，而是Available只要有一个不满足Need就停止检查。图3.1修改前图3.2修改后四、运行结果及说明图4.1.不存在安全序列随机分配完资源后，进行安全检查，在检查过程中在屏幕上显示检查信息，上图为资源分配不安全时显示的信息。图4.2.存在安全路径存在安全路径后，在屏幕上显示变化过程和安全路径。提
7、示是否申请资源图4.3.申请资源提出申请后，询问进行随机分配资源还是手动分配图4.4 手动分配图4.5.随机分配五、实验总结附录#include#include #include#define M 3#define N 3int NeedMN,AllocationMN,AvalibleN,MaxMN,finishN;/Need :进程需要的资源数Allocation:进程已分配的资源; Avalible:进程可供分配的资源void display(int *a,int n) /显示一维数组 int i; for(i=0;in;i+) printf(%3d,ai); void disp() /显
8、示资源列表 int i,j,k,h,l; printf(Nnumbert Maxtt needtt allocationt avaliblen); for(i=0;iM;i+) printf(p%dt,i); display(Maxi,N); printf(t); display(Needi,N); printf(t); display(Allocationi,N); printf(t); if(i=0) display(Avalible,N); printf(n); int grand(int *a,int *b,int n) /分配资源 int i; for(i=0;in;i+) ai=b
9、i; int check(int *a,int *b,int n) /检查Allocation是否与Max相等 int i; for(i=0;in;i+) if(aibi) return 0; return 1; int compare(int *a,int *b,int n) /比较数组的大小 int i; char flag; for(i=0;in;i+) if (aibi) return 0; return 1; int comp(int *a,int *b,int n,int m) /比较数组 int i; for(i=0;ibi) if(m=1) printf(request Num
10、ber%d resouce have an error request overflow avalible%dn,i+1,i); if(m=2) printf(request Number%d resouce have an error request overflow Need%dn,i+1,i); return 0; return 1; void dec(int *a,int *b,int n) /数组相减 int i; for(i=0;in;i+) ai-=bi; char input() /输入数据 char c; c=getchar()-0x30; return c; void ad
11、d(int *a,int *b,int n,int m) /数组相加 int i ; for(i=0;in;i+) ai+=bi; for(i=0;in;i+) if(m=0) printf(Avalible%d=%d ,i,ai); if(m=3)printf(n); if(m=1) printf(work valuese changed work%d=%dn,i,ai); printf(n);/检查安全序列 int safe() int i,count=0,n,j,r1=1; int workN,srM,flag; int finish1N; grand(work,Avalible,N); printf(check safe list.n); for(i=0;iN;i+) finish1i=-1;
