操作系统课程设计之模拟通过银行家算法避免死锁.doc
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2022-05-30
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模拟通过银行家算法避免死锁
一、 银行家算法产生的背景及目的
1：在多道程序系统中， 虽然节奏、虽然借助于多个进程的并发执行来改善
系统的利用率，提高系统的吞吐量，但可能发生一种危险—死锁。，死锁就是
多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种
僵局状态时，如无外力作用，他们将无法再向前进行，如再把信号量作为同步
工具时，多个 Wait 和 Signal 操作顺序不当，会产生进程死锁。
然而产生死锁的必要条件有互斥条件，请求和保持条件，不剥夺条件和环路等
待条件。在预防死锁的几种方法中，都施加了较强的限制条件，在避免死锁的
方法中，所施加的条件较弱，有可能获得令人满意的系统性能。在该方法中把
系统的状态分为安全状态和不安全状态，只要能使系统都处于安全状态，便可
避免死锁。
2：实验目的：让学生独立的使用编程语言编写和调试一个系统分配资源的简
单模拟程序，了解死锁产生的原因及条件。采用银行家算法及时避免死锁的产
生，进一步理解课堂上老师讲的相关知识点。银行家算法是从当前状态出发，
逐个按安全序列检查各客户中谁能完成其工作，然后假定其完成工作且归还全
部贷款，再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。
二：银行家算法中的数据结构
1：可利用资源向量 Available。这是一个含有 m 个元素的数组，其中的每个
元素代表一类可利用的资源数目，其初始值是系统中所配置的该类全部可用资
源 的 数 目 ， 其 数 值 随 该 类 资 源 的 分 配 和 回 收 而 动 态 的 改 变 。 如 果
Available[j]=k，z
则表示系统中现有 Rj 类资源 K 个。
2：最大需求矩阵 Max。这是一个 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，表示第 i 个进程需要
第 Rj 类资源的最大数目 k 个.
3: 分配矩阵 Allocation,也是 n*m 的矩阵，若 Allocation[i,j]=k,表示第 i
个进程已分配 Rj 类资源的数目为 k 个。
4：需求矩阵 Need。也是一个 n*m 的矩阵，Need[i,j]=k,表示第 i 个进程还
需 Rj 类资源 k 个。
三、银行家算法及安全性算法
1：银行家算法
设 Request[i]是进程 Pi 的请求向量，若 Request[i][j]=k;表示进程需要 j 类资
源 k 个。当 Pi 发出资源请求时，系统按下属步骤进行检查；
(1)如果 Request[i][j]<=Need[i][j];便转向步骤（2），否则认为出错，因为
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