银行家算法模拟：操作系统实验与代码详解

本篇实验报告是关于操作系统课程中的银行家算法模拟，适用于计算机1502班的学生代春宁，学号150405211，指导教师为王溪波。实验目标是理解并实现银行家算法，用于解决并发系统中资源分配问题，确保系统的安全性，防止死锁。 实验主要涉及以下几个知识点： 1. **银行家算法背景**： 银行家算法是一种著名的死锁预防策略，它通过对系统资源进行合理的预分配和调整，来避免因进程间资源竞争导致的死锁。在并发环境下，银行家算法通过维护一个全局的状态，包括每个进程对资源的需求、当前分配情况以及系统剩余资源，来决定是否可以安全地分配资源。 2. **数据结构与变量**： 实验中使用了数组Max[]来存储每个进程对资源的最大需求，Avaliable[]表示系统当前可用资源，Allocation[]记录已分配给进程的资源，Need[]表示进程还需要哪些资源，Request[]则存放进程的当前请求。temp[]和Work[]用于辅助计算安全序列，M和N分别定义作业和资源的最大数量。 3. **函数`showdata()`**： 这个函数用于展示系统的资源状态，包括系统当前的可用资源、进程的最大需求矩阵以及进程已分配的资源。这有助于理解和调试算法执行过程中的状态。 4. **核心算法实现**： 实现的核心部分是银行家算法的逻辑，包括资源的分配和检查请求的可行性。具体步骤可能包括： - 检查是否有足够的资源满足所有进程的当前需求，即`Availability[i] >= Need[j][i]`，对于所有进程i和需要资源i的进程j。 - 对于每个进程，如果其所有资源请求都被满足，则将其加入到安全序列temp[]中。 - 检查是否存在一个资源循环，即是否存在一个资源r，使得存在进程p1和p2，p1已经分配了r，而p2需要r并且还在队列中等待。如果有，则算法返回`False`，表示无法分配。 - 如果没有发现死锁循环，将进程的当前请求从系统资源中减去，更新分配矩阵，并递归检查下一个进程，直到所有进程完成分配或无法分配。 5. **实验结果和评估**： 实验结束后，会输出系统的运行结果，包括分配给每个进程的资源以及最终的安全性判断。通过比较实际分配结果和预期结果，评估算法的正确性和效率。 6. **实验意义与总结**： 通过这次银行家算法模拟实验，学生能够加深对并发系统资源管理和死锁控制的理解，提升编程和调试能力，同时也熟悉了操作系统层面的资源调度策略。 整个实验旨在培养学生的实践操作能力，理论联系实际，理解和应用银行家算法在解决并发系统中的问题，为后续的系统设计和优化打下坚实基础。