操作系统实验：实现银行家算法避免死锁

"操作系统实验报告 - 银行家算法" 银行家算法是解决操作系统中死锁问题的一种经典策略，由荷兰计算机科学家艾兹格·迪科斯彻提出。这个算法的主要目标是在保证系统资源的合理分配的同时，避免出现死锁的情况。在银行家算法中，系统模拟了一个银行家的角色，通过谨慎地分配资源来确保系统的安全性。 在实验中，我们考虑了5个进程和3类资源，这些进程对资源的需求通过三个二维数组来表示：`MAX[5,3]` 存储每个进程对每种资源的最大需求量，`AVAILABLE[3]` 表示系统当前可用的资源数量，`ALLOCATION[5,3]` 记录每个进程已经分配到的资源量，而 `NEED[5,3]` 则表示每个进程还需要多少资源才能完成其任务。 当一个进程提出资源请求 `Request[N]` 时，银行家算法会按照以下步骤进行： 1. 检查请求是否合法：`Request[N]` 是否小于等于进程当前的资源需求 `NEED[1,N]`。如果不满足，请求被拒绝。 2. 检查系统资源：如果 `Request[N]` 小于等于当前可用资源 `AVAILABLE`，则可以继续处理；否则，请求无法满足。 3. 试探性分配：如果以上两步都通过，系统尝试分配资源，并更新 `AVAILABLE`、`ALLOCATION` 和 `NEED` 的值。 4. 安全性检查：分配后，系统会执行安全性检查，即通过工作向量 `WORK`（初始值等于 `AVAILABLE`）和完成标志向量 `FINISH` 来判断是否存在安全序列。安全序列是指可以按顺序执行每个进程，使得所有进程最终都能完成且不会导致资源不足。如果找不到这样的序列，那么试探性分配将被撤销，进程进入等待状态。 安全性检查的过程包括： - 从未完成的进程中选择一个其需求可被 `WORK` 填满的进程。 - 更新 `WORK` 为 `WORK + ALLOCATION`，并标记该进程为已完成。 - 重复此过程，直到所有进程完成或无法找到可完成的进程。 如果所有进程的 `FINISH[M]` 都为 `TRUE`，则系统是安全的，否则为不安全。 实验代码中，`init()` 函数用于初始化这些数据结构，用户需要输入每个进程的最大需求量、系统可用资源数以及当前已分配的资源量。 通过银行家算法，我们可以有效地预防死锁的发生，确保系统资源的高效利用，同时保证系统的稳定性。在实际操作系统的实现中，这种策略对于多任务环境下的资源管理至关重要。