操作系统银行家算法题
时间: 2023-11-16 11:01:36 浏览: 116
银行家算法是一种避免死锁的算法,它通过动态地分配系统资源来避免进程死锁。在银行家算法中,每个进程在申请资源时,系统会先判断该进程申请资源后是否会导致系统进入不安全状态,如果不会,系统就会分配资源给该进程。否则,系统就会让该进程等待,直到系统进入安全状态后再分配资源给该进程。银行家算法的核心思想是资源分配的安全性,即系统在分配资源时必须保证不会导致死锁的发生。
银行家算法题目通常会给出一些进程和资源的初始状态,然后要求你根据银行家算法的原理来判断系统是否处于安全状态,如果是,就给出一个安全序列,否则就说明系统处于不安全状态。在判断系统是否处于安全状态时,需要使用银行家算法的安全性检查方法,即安全性检查算法。
相关问题
操作系统实验银行家算法题
### 关于操作系统课程中的银行家算法
#### 实验题目一:模拟银行家算法的安全序列检测
在该实验中,目标是通过给定的一组进程及其最大需求矩阵 `Max`、已分配资源矩阵 `Allocation` 和可用资源向量 `Available` 来判断是否存在安全序列。如果存在,则输出所有可能的安全序列;否则提示系统处于不安全状态。
```c
#include <stdio.h>
#define N 5 // 进程数
#define M 3 // 资源种类数量
int main() {
int Max[N][M] = {{7, 5, 3}, {3, 2, 2}, {9, 0, 2}, {2, 2, 2}, {4, 3, 3}};
int Allocation[N][M] = {{0, 1, 0}, {2, 0, 0}, {3, 0, 2}, {2, 1, 1}, {0, 0, 2}};
int Available[M] = {3, 3, 2};
int Need[N][M];
for (int i = 0; i < N; ++i) {
for (int j = 0; j < M; ++j) {
Need[i][j] = Max[i][j] - Allocation[i][j];
}
}
int Finish[N] = {0}; // 初始化Finish数组为false
int Work[M], safeSeq[N], seqIndex = 0;
for(int k=0;k<M;++k){
Work[k]=Available[k];
}
while(seqIndex<N){
int found=0;
for(int p=0;p<N && !found ;++p){
if(!Finish[p]){
int canAllocate=true;
for(int r=0;r<M&&canAllocate;++r){
if(Need[p][r]>Work[r]) canAllocate=false;
}
if(canAllocate){
for(int q=0;q<M;++q){
Work[q]+=Allocation[p][q];
}
safeSeq[seqIndex++]=p;
Finish[p]=true;
found=true;
}
}
}
if (!found) break;
}
if (seqIndex==N){
printf("Safe sequence exists:\n");
for(int l=0;l<seqIndex;++l){
printf("P%d ",safeSeq[l]);
}
}else{
printf("No safe sequences exist.\n");
}
return 0;
}
```
此程序实现了银行家算法的核心逻辑——安全性检查[^1]。
#### 实验题目二:基于银行家算法的资源请求处理
在这个实验里,除了要完成上述的安全性分析外,还需要加入对新资源请求的支持。当某个进程发出新的资源请求时,先临时更新数据结构并再次执行一次完整的安全性测试来决定是否允许此次请求。
对于这个扩展部分,可以考虑增加如下函数:
```c
bool requestResources(int processId, int Request[]) {
bool isRequestPossible = true;
// Check if the requested resources do not exceed what was declared as maximum need.
for (int resourceType = 0; resourceType < M; ++resourceType) {
if ((Need[processId][resourceType] >= Request[resourceType])
&& (Request[resourceType] != 0)) {
continue;
} else {
isRequestPossible = false;
break;
}
}
if(isRequestPossible){
// Temporarily allocate and check safety...
// If system remains in a safe state after this allocation,
// permanently assign these resources to requesting process.
// ... Safety algorithm call here ...
// Assuming it's now confirmed that granting would still leave us with at least one valid Safe Sequence:
for (int resType = 0; resType < M; ++resType) {
Need[processId][resType] -= Request[resType];
Allocation[processId][resType] += Request[resType];
Available[resType] -= Request[resType];
}
return true;
} else {
return false;
}
}
```
这段代码展示了如何验证一个特定进程提出的额外资源请求是否会破坏系统的整体稳定性。
操作系统银行家计算题
### 银行家算法详解
银行家算法是一种用于避免死锁的资源分配策略。该算法通过模拟资源分配过程来判断是否存在安全序列,从而决定是否可以安全地进行资源分配。
#### 安全状态定义
当系统能够按照某个进程顺序(P1, P2, … , Pn)为每个进程 Pi 分配所需的资源,并满足每个进程对资源的最大需求,使得每个进程都能顺利完成时,这样的状态称为安全状态[^4]。
#### 不安全状态定义
如果系统无法找到任何一种安全序列,则认为系统处于不安全状态,在这种状态下可能会发生死锁。
#### 银行家算法的核心逻辑
为了确保系统的安全性并防止死锁的发生,每当有新的资源请求到来时,银行家算法会执行如下操作:
- **检查当前可用资源数量** 是否大于等于所请求的数量;
- 如果条件成立则假设给这个进程分配这些资源;
- 判断此时整个系统是否仍处于安全状态;
- 若是,则真正实施这次分配;反之撤销此次假定的操作继续等待其他可能的安全路径出现。
下面给出一个具体的例子说明如何应用此方法解决实际问题中的资源分配冲突情况。
#### 示例题目解析
考虑一组进程 {A,B,C,D} 和五类不同类型的资源 (R1~R5),各进程最大需求数量及已占有数列于下表中:
| Process | Max R1 | Allocation R1 |
|---------|--------|---------------|
| A | 7 | 0 |
| B | 3 | 2 |
| C | 9 | 3 |
| D | 2 | 2 |
以及剩余可供使用的各类资源总量分别为:Available = [3,3,2]
现在有一个新申请来自进程C想要额外获得两个单位的第一个种类资源(R1),请问应该怎样处理?
##### 步骤一: 检查是否有足够的可用资源供本次请求使用
显然这里确实存在至少两个未被占用的第一种类型资源所以初步看来是可以尝试给予这部分资源给C使用的.
##### 步骤二: 假设已经给了C所需要的资源之后重新评估系统状况
更新后的数据变为:
```plaintext
Process Max Allocation
A 7 0
B 3 2
C 9 5 // 已经加上了新增加的部分
D 2 2
Available=[1,3,2]
```
##### 步骤三: 寻找可行的工作序列(Work Sequence)
从上面的数据可以看出目前只有D完成了自己的工作因为它所需要的所有资源都已经得到了.因此我们可以释放它占有的全部资源并将它们加入到`available`列表里去.
```python
def banker_algorithm(max_resources, allocated_resources, available_resources, request):
work = list(available_resources)
finish = [False] * len(request)
while not all(finish): # 当所有进程都已完成时退出循环
found = False
for i in range(len(request)):
if not finish[i]:
can_allocate = True
for j in range(len(work)):
if request[i][j] > work[j]:
can_allocate = False
break
if can_allocate:
for k in range(len(work)):
work[k] += allocated_resources[i][k]
finish[i] = True
found = True
if not found and any(not f for f in finish):
return "Unsafe state"
return "Safe state"
# Example usage of the function with given data points
max_res = [[7, 5, 3], [3, 2, 2], [9, 0, 2], [2, 2, 2]]
alloc_res = [[0, 1, 0], [2, 0, 0], [3, 0, 2], [2, 1, 1]]
avail_res = [3, 3, 2]
req = [0, 0, 2]
result = banker_algorithm(max_res, alloc_res, avail_res, req)
print(result)
```
最终得出结论说这是一个安全的状态还是非安全的状态取决于能否成功构建出一条完整的work sequence链路出来.
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