C语言实现的银行家算法详解与应用

"这篇资源是关于使用C语言实现银行家算法的一个课程设计项目，由吕怡龙同学在2010年完成，指导教师为马宏琳。该项目旨在设计一个程序，模拟n个并发进程共享m个系统资源的情况，通过银行家算法来防止死锁，提供简单的用户界面，并能展示资源的占用和剩余情况。" 银行家算法是操作系统中用于避免死锁的一种策略，由E.F. Cohen于1959年提出。它基于安全性检查，确保系统能在所有进程中分配资源而不会导致死锁。在多道程序系统中，多个并发进程可能会请求各种资源，如果分配不当，可能导致进程无法继续执行，形成死锁。银行家算法通过预分配和预留资源的方式避免这种情况。 在这个程序中，有以下关键组成部分： 1. **需求分析**：识别每个进程对资源的最大需求，以及当前系统资源的总量和分配情况。当进程申请资源时，系统首先检查该进程的剩余需求是否小于等于系统的剩余资源。 2. **资源分配**：如果进程的剩余需求可以被满足，系统会分配资源。否则，进程会被挂起，等待资源变得可用。 3. **界面展示**：设计简单的用户界面，用户可以查看当前系统资源的占用和剩余，以及进程的状态。 4. **撤销作业和释放资源**：用户可以撤销进程，此时进程会释放其持有的所有资源，这些资源可以被其他进程使用。 5. **安全性检查**：银行家算法的核心是安全性检查，即检查系统是否处于安全状态。安全状态意味着系统可以按照某种顺序分配资源，使得所有进程都能完成执行。如果系统处于不安全状态，资源分配将被拒绝以防止死锁。 为了实现这个算法，通常需要维护以下数据结构： - **最大需求矩阵** (Max): 记录每个进程对每种资源的最大需求。 - **已分配矩阵** (Allocation): 记录每个进程当前已经分配到的资源数量。 - **可用矩阵** (Available): 记录当前系统中每种资源的剩余数量。 - **需要矩阵** (Need): 表示每个进程还需要多少资源才能完成，计算方式为最大需求减去已分配资源。 在程序运行过程中，当进程请求资源，系统会更新`Need`矩阵，然后进行安全性检查。如果检查通过，更新`Available`矩阵并进行资源分配。如果检查失败，拒绝请求以保持系统安全。 参考文献中提到了多本关于操作系统的教材，如《操作系统原理实用教程》、《计算机操作系统》、《计算机操作系统教程》和《操作系统课程设计》，这些都是学习操作系统和银行家算法的重要资料。 这个课程设计项目是一个实际应用银行家算法的实例，对于理解和实践操作系统中的资源管理与死锁预防具有重要意义。通过这个程序，可以直观地理解如何在并发环境中避免死锁，同时提供了一个模拟系统资源分配的平台。