银行家算法实验：进程资源安全与分配分析

本次实验是关于操作系统中的银行家算法，它是一种解决死锁问题的经典算法。实验目标是分析一个包含多个进程和资源的并发系统，确保系统在满足进程资源需求的同时避免出现死锁。以下是实验的主要内容和关键步骤： 1. 实验背景与目的： - 实验目的是让学生理解银行家算法的工作原理，并学会在C语言环境中实现这个算法来解决资源分配问题。 - 实验涉及到的主要知识点包括系统状态的表示（如进程控制块 PCB 和系统资源向量）、资源的分配和回收，以及判断系统是否安全。 2. 实验内容与过程： - **进程与资源描述**：系统中有PN个进程（例如P1-Pn）请求 RN 种资源（如R1-Rn）。每个进程有最大资源需求、当前分配的资源以及未分配的需求。 - **银行家算法核心**： - **资源分配决策**：每次资源请求前，程序需要检查当前系统的资源分配状态（available和flag数组），并进行分析（可能涉及循环和条件判断）。 - **资源请求分析**：如果系统处于安全状态，需要找出一个安全序列，即进程的执行顺序，以保证不会发生死锁。这可能需要遍历所有进程，检查其资源分配情况和互斥需求。 - **资源恢复机制**：由于资源分配和撤销操作，需要在分析之间恢复进程的状态，确保数据的一致性。 - **实验要求**： - 编写实验报告，包括实验目的、原理、代码实现、结果截图以及实验总结。 - 测试不同的进程数和资源种类数，观察不同情况下算法的表现。 3. 实验代码要点： - 使用C语言编写，包括结构体定义（如pcb、fs、av等）来存储进程信息、系统状态和资源。 - `init()`函数用于输入初始数据，`output(pcb*)`函数用于输出系统状态。 - `cur_state()`函数可能包含银行家算法的核心逻辑，涉及资源分配决策和安全性检查。 4. 实验步骤： - 初始化进程和资源向量。 - 模拟进程资源请求，根据请求调整资源分配。 - 调用`cur_state()`函数分析当前状态，检查是否存在安全序列。 - 如果安全，输出安全序列；如果不安全，拒绝请求并可能需要回滚资源。 - 重复上述步骤，直至所有进程完成或者资源耗尽。 5. 实验总结与体会： - 学习如何在并发环境下管理和优化资源分配，理解死锁的预防和避免策略。 - 掌握数据结构（如结构体和数组）在算法实现中的应用，提高编程和问题解决能力。 通过这次实验，学生将深入了解银行家算法的工作流程，并在实践中运用C语言实现这一关键的系统管理技术。同时，他们也将增强对操作系统资源管理和并发控制的理解。