银行家算法：避免死锁的动态资源管理

本文档是一份关于操作系统课程设计的实践项目，主要涉及银行家算法。银行家算法是一种用于解决并发系统中死锁问题的经典算法，尤其在多道程序环境下，当多个进程竞争有限的系统资源时，它可以避免死锁的发生。本文档的核心内容包括以下几个部分： 1. **实验目的**：通过编写银行家算法程序，让学生深入理解死锁的条件和原因，并学习如何预防。实验目的是训练学生的编程技能，以及理论知识在实际应用中的运用。 2. **数据结构**： - **可利用资源向量**（Available）：表示系统中当前可用的各类资源数量，初始化为系统初始配置，随着资源分配和回收而动态变化。 - **最大需求矩阵**（Max）：记录每个进程对资源的最大需求，如Max(i, j) = k表示进程i对资源j的最大需求量。 - **分配矩阵**（Allocation）：表示资源已被分配给哪些进程，记录进程当前的资源占用情况。 - **需求矩阵**（Need）：由Max减去Allocation得到，表示每个进程尚未获得的资源需求。 3. **银行家算法流程**： - 检查请求是否合理：首先，进程的请求需小于其最大需求（步骤1），然后检查系统是否有足够的资源满足该请求（步骤2）。 - 如果满足上述条件，系统尝试分配资源给进程，并更新可用资源和进程的分配状态。 - 如果分配成功，进入下一个进程的请求检查；否则，进程可能被阻塞，直到资源可用。 4. **程序实现**： - 文档提供了程序的C++代码片段，包括初始化进程信息、分配资源函数fenpei()和申请资源函数shq()，这些函数展示了银行家算法的具体操作过程。 - 主函数main()控制整个流程，首先初始化进程需求，然后在while循环中反复进行资源分配和请求处理，直到没有请求或资源分配导致死锁。 通过这个课程设计，学生将学会如何用银行家算法来管理并发系统的资源，提高他们的编程实践能力和对操作系统原理的理解。同时，这个项目也强调了实际操作和理论知识的结合，对于培养解决实际问题的能力非常有帮助。