操作系统银行家算法实验报告

1、实验五银行家算法一、实验目的和要求 理解死锁概念，银行家算法及安全检测算法。 在Linux操作系统下用C+进行编程。 利用C+设计实现银行家算法的基本过程。 验证银行家算法对于避免死锁的作用。二、实验方法内容 算法设计思路1设计进程对各类资源最大申请表示及初值确定。2设定系统提供资源初始状况。3设定每次某个进程对各类资源的申请表示。4编制程序，依据银行家算法，决定其申请是否得到满足 算法流程图如下：调用银行家算法，及安全性算法,完成分配，或给岀提示 算法中用到的数据结构说明1. 可利用资源向量Available，它是一个含有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的数目，其初始值是

2、系统中所配置的该类全部可用资源数目。其数值随该类资源的分配和回收而动态地改变。如果Availablej=k，标是系统中现有Rj类资源k个。2. 最大需求矩阵P,这是一个nxm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P（i，j）=k，表示进程Pi需要Rj类资源的最大数目为k。3. 分配矩阵Allocation，这是一个nxm的矩阵，它定义了系统中的每类资源当前一分配到每一个进程的资源数。如果Allocation（i,j）=k，表示进程Pi当前已经分到Rj类资源的数目为k。Allocationi表示进程Pi的分配向量，有矩阵Allocation的第i行构成。4. 需求

3、矩阵Need,这是一个nxm的矩阵，用以表示每个进程还需要的各类资源的数目。如果Need（i，j）=k，表示进程Pi还需要Rj类资源k个，才能完成其任务。Needi表示进程i的需求向量，由矩阵Need的第i行构成。上述三个矩阵间存在关系：Need（i，j）=P（i，j）Allocation（i，j）；5. Requesti是进程Pi的请求向量。Requesti（j）=k表示进程Pi请求分配Rj类资源k个。当Pi发出资源请求后，系统按下述步骤进行检查： .如果RequestiNeed,则转向步骤2；否则出错。 如果RequestiR，贝U转向步骤3;否则，表示系统中尚无足够的资源满足Pi的申请，

4、Pi必须等待。 系统试探性地把资源分配给进程Pi，并修改下面数据结构中的数值：R=RRequestiAllocationI=AllocationI+RequestiNeedI=NeediRequesti 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。如果安全才正式将资源分配给进程Pi，以完成本次分配；否则，将试探分配作废，恢复原来的资源分配状态，让进程Pi等待最大进程数W=10最大资源总数R=20可利用资源向量最大需求矩阵分配矩阵需求矩阵进程请求向量进程请求资源数据改变系统安全性的检测6. 主要的常量变量#defineW10/#defineR20/intAVAILABLER;/

5、intMAXWR;/intALLOCATIONWR;/intNEEDWR;/intRequestR;/voidchangdata(intk);/intchksec(ints);/7.主要模块（函数和数据）voidinputdata();/数据输入voidshowdata();/数据显示voidchangdata(intk);/进程请求资源数据改变voidrestoredata(intk);/数据恢复intchksec(ints);/intchkmax(ints);/voidbank();/系统安全性的检测检测最大需求检测分配的资源是否合理四、实验代码Banker.cpp#include#inc

6、ludeusingnamespacestd;#defineFALSE0#defineTRUE1#defineW10/#defineR20/intM;intN;intALL_RESOURCEW;intAVAILABLER;/intMAXWR;/intALLOCATIONWR;/intNEEDWR;/intRequestR;/voidinputdata();/voidshowdata();/voidchangdata(intk);/voidrestoredata(intk);/intchksec(ints);/intchkmax(ints);/voidbank();/voidmain()inti,

7、j;inputdata();for(i=0;i=M)cout错误提示：经安全性检查发现，系统的初始状态不安全！elsenendl;endl;cout提示：经安全性检查发现，系统的初始状态安全！bank();voidinputdata()inti=0,j=0,p;coutM;if(MW)coutendlW);coutendl;coutN;if(NR)coutendlR);coutendl;cout请依次输入各类资源的总数量，即设置向量all_resource:;for(i=0;iALL_RESOURCEi;coutendl;cout请依次输入各进程所需要的最大资源数量，即设置矩阵max:endl

8、;for(i=0;iM;i+)for(j=0;jMAXij;if(MAXijALL_RESOURCEj)coutendl该最大资源数量超过了声明的该资源总数,请重新输入:ALL_RESOURCEj);coutendl;cout请依次输入各进程已经占据的各类资源数量，即设置矩阵allocation:endl;for(i=0;iM;i+)for(j=0;jALLOCATIONij;if(ALLOCATIONijMAXij)coutendl已占有的资源数量超过了声明的最大资源数量,请重新输入:MAXij);coutendl;for(i=0;iM;i+)for(j=0;jN;j+)NEEDij=MAX

9、ij-ALLOCATIONij;for(j=0;jN;j+)p=ALL_RESOURCEj;for(i=0;iM;i+)p=p-ALLOCATIONij;AVAILABLEj=p;if(AVAILABLEj0)AVAILABLEj=0;voidshowdata()inti,j;cout各种资源的总数量，即向量all_resource为:endl;cout;for(j=0;jN;j+)cout资源j:ALL_RESOURCEj;coutendlendl;cout当前系统中各类资源的可用数量，即向量available为:endl;cout;for(j=0;jN;j+)cout资源j:AVAILAB

10、LEj;coutendlendl;cout各进程还需要的资源数量，即矩阵need为:endlendl;for(i=0;iM;i+)cout进程Pi:;for(j=0;jN;j+)coutNEEDij;coutendl;coutendl;cout各进程已经得到的资源量，即矩阵allocation为:endlendl;for(i=0;iM;i+)cout进程Pi:;for(j=0;jN;j+)coutALLOCATIONij;coutendl;coutendl;voidchangdata(intk)intj;for(j=0;jN;j+)AVAILABLEj=AVAILABLEj-Requestj;

11、ALLOCATIONkj=ALLOCATIONkj+Requestj;NEEDkj=NEEDkj-Requestj;voidrestoredata(intk)intj;for(j=0;jN;j+)AVAILABLEj=AVAILABLEj+Requestj;ALLOCATIONkj=ALLOCATIONkj-Requestj;NEEDkj=NEEDkj+Requestj;intchksec(ints)intWORK,FINISHW;inti,j,k=0;for(i=0;iM;i+)FINISHi=FALSE;for(j=0;jN;j+)WORK=AVAILABLEj;i=s;doif(FINI

12、SHi=FALSE&NEEDij=WORK)WORK=WORK+ALLOCATIONij;FINISHi=TRUE;i=0;elsei+;while(iM);for(i=0;iM;i+)if(FINISHi=FALSE)return1;return0;intchkmax(ints)intj,flag=0;for(j=0;jN;j+)if(MAXsj=ALLOCATIONsj)flag=1;AVAILABLEj=AVAILABLEj+MAXsj;MAXsj=0;returnflag;voidbank()inti=0,j=0;charflag=Y;while(flag=Y|flag=y)i=-1;

13、while(i=M)cout请输入需申请资源的进程号(从P0到PM-1，否则重新输入!):;couti;if(i=M)cout输入的进程号不存在，重新输入!endl;cout请输入进程Pi申请的资源数:endl;for(j=0;jN;j+)cout资源jRequestj;if(RequestjNEEDij)cout进程Pi申请的资源数大于进程Pi还需要j类资源的资源量!;cout申请不合理，出错!请重新选择!endlAVAILABLEj)cout进程Pi申请的资源数大于系统可用j类资源的资源量!;cout申请不合理，出错!请重新选择!endlendl;flag=N;break;if(flag=

14、Y|flag=y)changdata(i);if(chksec(i)coutendl;cout该分配会导致系统不安全!本次资源申请不成功，不予分配!endl;coutendl;restoredata(i);elsecoutendl;cout经安全性检查，系统安全，本次分配成功，且资源分配状况如下所示：endl;coutendl;showdata();if(chkmax(i)cout在资源分配成功之后，由于该进程所需的某些资源的最大需求量已经满足，endl;cout因此在进程结束后系统将回收这些资源！endl;cout在资源收回之后，各进程的资源需求和分配情况如下所示：endl;showdata

15、();coutendl;coutflag;五、实验结果回32223即设置矩阵allocation:飞:银行家算法DebugBanker.exe-请输入总、进程数：5情输入资源的种类数：3请依次输入各类资源的总数量，即设置向量allesource：1057请依次输入各进程所需要的最大资源数冕，即设矩阵max：753 290224 3请依次输入各进程已经占据的各类资源数量,310211002,01曇源发进资杳_的的检鲁性资申全请P4安申程：0t專0:1:2:冃主冃该分配会导致系统不安全八？本次资源申请不成功，不予分配?是否继续银行家算法演示按或,y键继续按w或w键退出演示:广当麟欽犒欝雾普即向量切

16、各进程已经得到的资狎韋.即矩Allocation为:各进程还需要曲资嫁数量，即矩阵详妙:当前系统中各:舌甘薄的可甩数竝.即向*-fliUble为:资游0：32资源2：1经安全性检查，系统安全，本次分配成功，且资源分配状况如下所示:E：1號行家MSDebugBanker.exeFFD工n)J输i継否yJIP4.-5掩源swVIR3鬻=T-V-012孚入入源獗源InE青S8统进即I:之后，量囲功束成萝总0配程回的丄勒收源0:源在零源资此幕资在因在各ppppP口王口王口王口王口王LI、-J7一一亠-iF/l进进进进曲fJ.1nA.1nJ-.1nJ-.1nJ-六、实验总结通过本次银行家算法实验，加深了我对银行家算法的了解，掌握了如何利用银行家算法避免死锁。实验中遇到点问题，通过查阅资料，询问老师顺利解决。通过这次的实践，使我的理论知识更加的牢固，使自己在学习以后的知识及编程语言更加具有信心了。操作系统是计算机系统中必不可少的系统软件。它是计算机系统中的各种资源的管理者和各种活动的组织者、指挥者。银行家算法是为了使系统保持安全状态。我们可以把操作系统看作是银行家，操作系统管理相当与银行家管理的资金，进程向操作系统请求分配资源相当于用户向银行家贷款。操作系统按照银行家制定的规则为进程分配资源，当进程首次申请资源时，要测