操作系统实验报告--C语言实现银行家算法

### 操作系统实验报告——C语言实现银行家算法 #### 实验目的与意义 本实验旨在通过使用C语言实现银行家算法，加深学生对于操作系统中资源管理机制的理解，特别是如何预防死锁的发生以及如何确保系统的安全性。通过实验，学生不仅能够掌握银行家算法的基本原理及其在操作系统中的应用，还能够提高编程能力，学会使用C语言来解决实际问题。 #### 银行家算法原理 银行家算法是一种避免死锁的策略，其核心思想是通过动态地检测系统当前状态是否安全来决定是否分配资源。在本实验中，我们将操作系统比作银行家，而各个进程则像顾客一样向银行家申请资源。银行家需要遵循一定的规则来管理这些资源，以保证系统的稳定性和安全性。 具体来说，银行家算法包括以下几个关键原则： 1. **顾客的最大需求量**：当一个顾客（进程）的最大需求量不超过银行家（操作系统）现有的资源时，银行家才会接纳该顾客。 2. **分期贷款**：顾客可以分期申请资源，但总的申请量不能超过其最大需求量。 3. **推迟支付**：当银行家现有的资源无法满足顾客的需求时，可以推迟分配资源，但必须确保顾客最终能够在有限时间内得到所需资源。 4. **偿还所有资金**：当顾客获得所需全部资源后，必须能够在有限时间内归还所有资源。 #### 实验内容与步骤 **实验内容主要包括两部分：** 1. **银行家算法的实现**：这部分需要编写代码来模拟银行家算法的工作过程，即根据进程的资源请求进行资源分配或拒绝。 2. **安全性检查算法**：这部分负责检测系统是否处于安全状态，即是否存在一种资源分配方案使得所有进程都能够顺利完成。 **具体实验步骤如下：** 1. **银行家算法流程**： - 当进程i发出资源请求时，首先检查Request[i]是否小于等于need[i]，如果不满足则认为进程请求错误； - 如果Request[i]小于等于available[i]，则进入下一步，否则进程i需要等待； - 若前两个条件均满足，则系统尝试分配资源并更新相关数据结构； - 分配资源后，执行安全性检查，如果系统仍处于安全状态，则正式分配资源，否则恢复原有状态，让进程等待； - 使用循环语句实现用户输入字符y/n判断是否继续资源申请。 2. **安全性检查算法（check()函数）**： - 初始化工作向量Work为系统可用资源的数量，Finish向量用于记录进程是否已分配到足够资源； - 在进程中查找符合条件的进程：尚未完成且资源需求不超过可用资源； - 如果找到符合条件的进程，则分配资源并更新相关数据结构； - 继续查找符合条件的进程，直到所有进程都完成或没有符合条件的进程为止。 #### 结论 通过本实验的学习与实践，我们不仅掌握了银行家算法的具体实现方法，还深入了解了操作系统如何通过动态检测和资源分配来避免死锁，从而保证系统的稳定运行。此外，通过亲手编写代码，我们的编程技能也得到了极大的提升，这对于今后深入学习操作系统乃至整个计算机科学领域都有着重要的意义。