【操作系统实验】Linux环境下用进程实现银行家算法问题——C语言完整代码+详细实验报告

【注意】代码在文末，以下为详细实验报告

【实验目的】

  银行家算法是一种最有代表性的避免死锁的算法。在避免死锁方法中允许进程动态地申请资源，但系统在进行资源分配之前，应先计算此次分配资源的安全性；若分配不会导致系统进入不安全状态，则分配，否则等待。通过编写一个模拟动态资源分配的银行家算法程序，帮助学生进一步深入理解死锁、产生死锁的必要条件、安全状态等重要概念，并掌握避免死锁的具体实施方法

【实验内容】

  Linux下实现银行家算法，通过构造可利用资源向量、最大需求矩阵、分配矩阵以及需求矩阵来进行判断，当进程请求资源时，系统必须确定是否有足够的资源分配给该进程，是否处于不安全状态。整个银行家算法分为假定分配资源、安全性检查两步，如果通过安全性检查，则为进程分配相应资源。

【实验环境】（含主要设计设备、器材、软件等）

【实验步骤、过程】（含原理图、流程图、关键代码，或实验过程中的记录、数据等）

一、数据结构

（1）可利用资源向量Available   可利用资源向量是一个含有m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。如果Available［j］=K，则表示系统中现有Rj类资源K个。

（2）最大需求矩阵Max   最大需求矩阵是一个n×m的矩阵，它定义了系统中n个进程中的每一个进程对m类资源的最大需求。如果Max［i,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   分配矩阵是一个n×m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Allocation［i,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。   需求矩阵是一个n×m的矩阵，用以表示每一个进程尚需的各类资源数。如果Need［i,j］=K，则表示进程i还需要Rj类资源K个，方能完成其任务。   Need［i,j］=Max［i,j］-Allocation［i,j］

            图1 数据结构

二、算法描述

1.银行家算法   设Requesti是进程Pi的请求向量，如果Requesti［j］=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，系统按下述步骤进行检查：

(1)如果Requesti［j］≤Need［i,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最大值。

(2)如果Requesti［j］≤Available［j］，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：    Available［j］=Available［j］-Requesti［j］;    Allocation［i,j］=Allocation［i,j］+Requesti［j］;    Need［i,j］=Need［i,j］-Requesti［j］;   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。

2.安全性算法

(1）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;

工作向量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： Finish［i］=false; Need［i,j］≤Work［j］；若找到，执行 (3)，否则，执行 (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 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;

          图2 安全性算法代码实现

三、程序流程图

1.总体流程图

            图3 总体流程图

          图4 分配资源实现代码

3.安全性算法

          图5 安全性算法流程图

四、伪代码

1.安全性算法伪代码

int safe() //当前分配是否满足安全性
{
	int j=0;
	int tag=0;
	for(int i=0;i