操作系统避免死锁的银行家算法课程设计.doc

操作系统中的死锁问题是一个复杂而重要的议题，尤其是在多道程序设计环境中。银行家算法是一种用于预防死锁的经典算法，由E.F.科恩提出，它模拟了银行贷款系统的工作方式来确保系统的安全性。 1、银行家算法的核心思想： 银行家算法通过预分配和动态分配资源的方式来防止死锁的发生。它假设有一个中央管理者（即"银行家"）来管理系统的资源，每个进程在启动时可以向银行家申请资源，并承诺在某个时间点归还。银行家根据每个进程的资源需求和当前系统的资源状态，预测未来能否满足所有进程的需求，从而决定是否批准资源请求。 2、死锁的必要条件： 为了理解银行家算法如何避免死锁，我们需要知道死锁发生的四个必要条件： (1) 互斥条件：任何时刻，一个资源只能被一个进程占用。 (2) 请求和保持条件：一个进程已经占有至少一个资源，但又请求新的资源，而不释放已占有的资源。 (3) 不剥夺条件：进程已获得的资源在未使用完之前不能被其他进程强行夺走，只能由获得资源的进程自己释放。 (4) 循环等待条件：存在一个进程集合，这些进程相互等待对方占有的资源，形成一个等待环路。 3、银行家算法的数据结构设计： 通常包括三个主要的数据结构： (1) 资源最大需求矩阵(MAX)，记录每个进程的最大资源需求。 (2) 当前资源分配矩阵(ALLOCATION)，表示每个进程当前已分配到的资源数量。 (3) 可用资源矩阵(AVAILABLE)，表示当前系统中空闲的资源数量。 4、算法的实现： 银行家算法的实现主要包括两步： (1) 安全性检查：检查当前系统是否处于安全状态。如果存在一种资源分配策略，使得所有进程都能完成，那么系统是安全的。 (2) 资源分配：如果安全性检查通过，银行家将按照预定策略分配资源。 5、测试部分： 测试银行家算法通常涉及到模拟多个进程的资源请求和释放，验证在各种情况下算法是否能正确避免死锁。 6、总结： 银行家算法虽然有效，但由于其复杂的资源管理和预测机制，在实际操作系统中并不总是首选。它的应用更常见于研究和教学场景，帮助理解和解决死锁问题。而在现代操作系统中，更倾向于使用资源预留、定时器中断等机制来预防或检测死锁。 7、参考文献和源代码： 这部分内容通常包含了进一步阅读的文献引用以及实际的C++源代码实现，用于实现银行家算法的具体逻辑。 通过银行家算法，学生能够深入理解死锁的概念、产生原因，以及预防死锁的策略。同时，通过实际编写和测试代码，可以加深对算法原理和操作系统的实际运行机制的理解。