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#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;ifor（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;jcout<cout<<"\t";
for（j=O;jcoutvviAllocation[i][j]<<"";
cout<<"\t";for（j=O;jcout<<"\t";
coutvv"";
//Available只需要输出一次
if（i==0）
for（j=O;jcoutvvendl;
}
}
//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
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10212
100i0
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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
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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
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Au^llaibleABC
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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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