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银行家算法课程设计报告.docx

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银行家算法

一．需求分析

1. 在多道程序系统中，多个进程的并发执行来改善系统的资源利用

率，提高系统的吞吐量，但可能发生一种危险——死锁。所谓死锁

(Deadlock)，是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵

局（DeadlyEmbrace），当进程处于这种状态时，若无外力作用，他

们都无法在向前推进。UU

要预防死锁，有摒弃“请求和保持”条件，摒弃“不剥夺”条件，摒

弃“环路等待”条件等方法。U

但是，在预防死锁的几种方法之中，都施加了较强的限制条件；

而在避免死锁的方法中，所施加的限制条件较弱，有可能获得令人

满意的系统性能。在该方法中把系统状态分为安全状态和不安全状

态，便可避免死锁的发生。U

而最具代表性的避免死锁的算法，便是 Dijkstra 的银行家算法。

利用银行家算法，我们可以来检测 CPU 为进程分配资源的情况，决

定 CPU 是否响应某进程的的请求并为其分配资源，从而很好避免了

死锁的产生。

2. 银行家算法是一种最有代表性的避免死锁的算法。U

 要解释银行家算法，必须先解释操作系统安全状态和不安全状态。

UUU安全状态：如果存在一个由系统中所有进程构成的安全序列 P1，

，„ Pn，则系统处于安全状态。安全状态一定是没有死锁发生。U

 不安全状态:不存在一个安全序列。不安全状态不一定导致死锁。

UUU那么什么是安全序列呢？U

安全序列：一个进程序列{P1，，„ Pn}是安全的，如果对于每一

个进程 Pi(1≤i≤n），它以后尚需要的资源量不超过系统当前剩余资

源量与所有进程 Pj(j<i)当前占有资源量之和。UUU

银行家算法：U

我们可以把操作系统看作是银行家，操作系统管理的资源相当于

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，要测试该进程对资源的最大需求量，如果系统

现存的资源可以满足它的最大需求量则按当前的申请量分配资源，

否则就推迟分配。当进程在执行中继续申请资源时，先测试该进程

已占用的资源数与本次申请的资源数之和是否超过了该进程对资源

的最大需求量。若超过则拒绝分配资源，若没有超过则再测试系统

现存的资源能否满足该进程尚需的最大资源量，若能满足则按当前

的申请量分配资源，否则也要推迟分配。

3.设计要求：

设计一 n 个并发进程共享 m 个系统资源的程序实现银行家算法。

要求包括：U

（1）U简单的初始化界面；U

（2）U系统资源的占用和剩余情况；U

（3）U为进程分配资源，用银行家算法对其进行检测，分为以下

三种情况：UUUUUUUU

A.所申请的资源大于其所需资源，提示分配不合理不予分配并

返回；UUUUUUUUU

B.所申请的资源未大于其所需资源，但大于系统此时的可利用

资源，提示分配不合理不予分配并返回；U

C.所申请的资源未大于其所需资源，亦未大于系统此时的可利用

资源，预分配并进行安全性检查：U

a.预分配后系统是安全的，将该进程所申请的资源予以实际

分配并打印后返回；U

b.与分配后系统进入不安全状态，提示系统不安全并返回；U

（4）U对输入进行检查，即若输入不符合条件，应当报错并返回

重新输入；U

（5）U撤销作业，释放资源。

二．概要设计

（一）算法思路：

先对用户提出的请求进行合法性检查，即检查请求是否大于需要的，

是否大于可利用的。若请求合法，则进行预分配，对分配后的状态

调用安全性算法进行检查。若安全，则分配；若不安全，则拒绝申

请，恢复到原来的状态，拒绝申请。

(二)算法步骤：

（1）如果 Requesti＜or=Need,则转向步骤(2)；否则，认为出错，因

为它所需要的资源数已超过它所宣布的最大值。U

（2）如果 Request＜or=Available,则转向步骤（3）；否则，表示系

统中尚无足够的资源，进程必须等待。U

（3）系统试探把要求的资源分配给进程 Pi,并修改下面数据结构中

的值：Available=Available-Request[i];

Allocation=Allocation+Request;

 Need=Need-Request;

(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。

三．详细设计

#define SIZE 11

int available[SIZE];

int claim[SIZE][SIZE];

int allocation[SIZE][SIZE];

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