银行家算法模拟与死锁避免

"银行家算法是一种用于避免操作系统中死锁的策略，由Dijkstra提出。实验目的是通过模拟银行家算法来深入理解死锁、安全状态和避免死锁的方法。实验内容涉及设置数据结构，如可利用资源向量、最大需求矩阵、分配矩阵和需求矩阵，并设计安全性算法。在测试中，需要对给定的资源分配表进行安全性判断，并根据不同的情况输出相应的结果。" 银行家算法是操作系统中解决死锁问题的关键技术之一，它的核心目标是确保系统始终处于安全状态，以避免进程间的死锁发生。以下是对银行家算法的详细解释： 1. 数据结构定义： - 可利用资源向量(Available)：存储当前系统中每种资源类型的剩余数量，会随着资源的分配与回收动态变化。 - 最大需求矩阵(Max)：记录每个进程对每种资源的最大需求量。 - 分配矩阵(Allocation)：表示每个进程当前已获得的每种资源的数量。 - 需求矩阵(Need)：表示每个进程还需要多少资源才能完成其任务，即最大需求减去已分配资源。 2. 安全性算法： - 银行家算法首先计算当前系统的工作集(Work)，它是所有可利用资源的总和。同时，定义Finish数组，表示是否可以找到一种安全的资源分配顺序使得所有进程都能完成。 3. 请求检查过程： - 进程i请求资源时，先检查Requesti是否小于或等于Needi，即请求不超过最大需求。 - 如果Requesti小于或等于Available，意味着系统有足够资源满足请求。然后，系统尝试性地分配资源，更新Available和Allocation，并重新计算Needi。 - 如果Requesti超出Available或Needi，进程i必须等待，因为系统无法立即满足其请求。 4. 安全性检查： - 使用安全性算法遍历所有进程，寻找是否存在一个顺序，按照这个顺序分配资源，每个进程都能顺利完成。如果找到这样的顺序，系统是安全的；反之，如果不安全，系统会拒绝分配资源，避免可能的死锁。 5. 测试案例： - 依据给定的资源分配表，对不同进程的资源请求进行安全性分析。输出可能的结果包括资源已满足，资源不可用，请求超出声明需求，以及可能导致死锁的情况。 通过银行家算法，操作系统可以在分配资源时进行前瞻性的分析，从而确保系统的稳定性和安全性。这一算法在现代多任务系统中具有重要意义，帮助我们理解和预防因资源竞争引发的死锁问题。