银行家算法
实 验 报 告（拓展实验3）
银行家算法
课程名称 操作系统实验
学生学院 计算机学院
专业班级 17网络工程一班
学 号 3117005018
学生姓名 陈鸿
指导教师 林穗
2019 年 12 月 6 日
目录
Tips：建议打开word【导航视图】与批注阅读，数据结构部分的代码编辑在【批注】内。
拓展实验3：银行家算法
实验目的
分析操作系统的核心功能模块，理解相关功能模块实现的数据结构和算法，并加以实现，加深对操作系统原理和实现过程的理解。本次实验： 通过c语言模模拟银行家算法，学习一种避免死锁的方法。
二、实验内容
死锁
所谓死锁，是指多个进程循环等待它方占有的资源而无限期地僵持下去的局面。死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中，由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。
产生死锁的必要条件：
（1）互斥条件：
指进程对所分配到的资源进行排它性使用，即在一段时间内某资源只由一个进程占用。如果此时还有其它进程请求资源，则请求者只能等待，直至占有资源的进程用毕释放。
（2）请求和保持条件：
指进程已经保持至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其它进程占有，此时请求进程阻塞，但又对自己已获得的其它资源保持不放。
（3）不剥夺条件：
指进程已获得的资源，在未使用完之前，不能被剥夺，只能在使用完时由自己释放。
（4）环路等待条件：
指在发生死锁时，必然存在一个进程——资源的环形链。
常见死锁相关算法
银行家算法：避免死锁
资源有序分配法：预防死锁
资源分配图化简法：检测死锁
撤销进程法：解决死锁
银行家算法概述：
允许进程动态地申请资源，系统在每次实施资源分配之前，先计算资源分配的安全性，若此次资源分配安全（即资源分配后，系统能按某种顺序来为每个进程分配其所需的资源，直至最大需求，使每个进程都可以顺利地完成），便将资源分配给进程，否则不分配资源，让进程等待。
三、实现思路
设计概要
银行家算法是从当前状态出发，按照系统各类资源剩余量逐个检查各进程需要申请的资源量，找到一个各类资源申请量均小于等于系统剩余资源量的进程P1。然后分配给该P1进程所请求的资源，假定P1完成工作后归还其占有的所有资源，更新系统剩余资源状态并且移除进程列表中的P1，进而检查下一个能完成工作的客户，......。如果所有客户都能完成工作，则找到一个安全序列，银行家才是安全的。若找不到这样的安全序列，则当前状态不安全。
详细思路
第一部分：银行家算法模块
1．如果Request<=Need,则转向2;否则,出错
2．如果Request<=Available,则转向3,否则等待
3．系统试探分配请求的资源给进程
4．系统执行安全性算法
第二部分:安全性算法模块
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!
四、主要的数据结构
//头文件与宏定义
#include<stdio.h>
//安全性检测
int securitycheck()
//初始化模块
void initialize()
//进程申请资源
void mainrequest()
//资源分配状态函数
void mainshow()
//菜单函数
void menu()
//主函数
int main()
五、算法流程图
六、运行与测试
数据初始化阶段：
安全性检测：
当前资源分配状态查询：
申请资源操作：
进程申请成功
进程申请失败
申请失败原因：
进程5申请的资源数大于申报的最大需求量
七、总结
理解了死锁的原因，尤其是产生死锁的四个必要条件，就可以最大可能地避免、预防和解除死锁。所以，在系统设计、进程调度等方面注意如何能够不让这四个必要条件成立，如何确定资源的合理分配算法，避免进程永久占据系统资源。此外，也要防止进程在处于等待状态的情况下占用资源,在系统运行过程中，对进程发出的每一个系统能够满足的资源申请进行动态检查，并根据检查结果决定是否分配资源，若分配后系统可能发生死锁，则不予分配，否则予以分配 。因此，对资源的分配要给予合理的规划。
