模拟银行家算法与进程调度

"银行家算法、进程调度模拟、读者-写者问题的写者优先算法" 银行家算法是一种用于避免系统出现死锁的预防策略，它由艾兹格·迪杰斯特拉在1965年提出。在操作系统中，银行家算法主要用于管理系统的资源分配，确保系统的安全性。其核心思想是预先分配一部分资源给进程，同时保留一部分资源作为备用，以防止进程在运行过程中因无法获取所需资源而陷入死锁。 实验内容首先要求理解银行家算法的机制。在这个实验中，假设存在3类资源和5个进程。每个进程对各类资源的需求以及当前的占用情况都需要通过数据结构来表示。实验中，需要编写一个安全性算法函数，用于检查当前系统是否安全，即是否存在一种分配方式可以使所有进程最终都能完成。主函数会动态接收资源占用和进程申请信息，并调用这个安全性算法来决定是否批准资源申请。 银行家算法的工作流程如下： 1. 初始化：记录每个进程的最大需求（最大资源分配矩阵Max）和当前已分配的资源（当前资源分配矩阵Allocation）。 2. 当进程请求资源时，系统检查当前可用资源（Available）和进程的需要（Need）。 3. 如果满足安全性算法（即存在一个安全序列），系统批准请求；否则，进程等待。 4. 安全性算法是通过寻找一个可能的完成顺序，使得每个进程在获得其所需资源后可以完成，且不会导致其他进程饿死。 接下来，实验涉及到进程调度的模拟，这是一个关键的系统功能，负责决定哪个进程应该在何时运行。实验要求理解进程的三种基本状态（就绪、运行、等待）及其转换，并模拟进程调度的过程。这通常包括创建进程文件，每行记录一个进程的运行、I/O和结束时间，然后编写调度算法来模拟这些进程的执行，例如，可以采用短作业优先（SJF）或轮转调度等算法。 最后，实验还提到了读者-写者问题的写者优先算法。这是一个典型的多线程同步问题，其中多个读者可以同时读取共享数据，但只有一个写者可以写入。写者优先算法意味着当有写者请求时，所有读者必须等待，直到写者完成操作。在实现时，需要考虑信号量或其他同步原语来控制访问。 实验的测试部分主要检查算法的正确性和健壮性，包括处理各种异常情况，如资源请求超出最大值、进程文件格式错误等。 这个实验涵盖了操作系统中的核心概念，包括资源管理、死锁预防、进程调度和多线程同步，这些都是操作系统设计与实现的重要组成部分。通过这个实验，学生可以深入理解这些概念并提升实际编程能力。