死锁避免：随机算法与银行家算法的模拟

"死锁的避免" 在操作系统中，死锁是多个进程因相互等待对方释放资源而造成的一种僵局，使得系统无法继续执行。死锁的避免是防止这种情况发生的一种策略，它通过预先设置规则来确保系统不会进入死锁状态。本实验旨在通过模拟资源分配来理解和实践死锁避免的方法。 实验目标是创建一个模拟环境，其中包含3-4个并发进程，共享10个不可抢占的同类资源。系统应遵循严格的资源分配算法，以防止出现循环等待——这是死锁的一个关键条件。实验使用两种算法：随机算法和银行家算法。 随机算法简单直接，当进程请求的资源数量可以由系统即时提供时，资源将被分配给该进程。如果无法满足请求，进程则进入等待状态。然而，这种算法可能会导致死锁，因为它并不考虑系统未来的安全状态。 相比之下，银行家算法是一种更为安全的资源分配策略。它基于安全性检查，确保系统在分配资源后仍能到达一个安全状态，即所有进程都能完成执行而不发生死锁。算法首先记录每个进程的最大资源需求和当前占有量，然后在每次分配时检查是否存在安全序列，即存在一个顺序使得每个进程依次获得所需的资源直至完成。 实验内容要求设计并实现这两个算法，展示它们的运行过程，记录每一步的状态。实验报告应包含数据结构说明、程序流程、源代码、执行结果以及实验心得和改进建议。 在进程控制块中，包含了进程的状态（就绪、等待或完成）、资源需求总量（进程的最大资源需求）、已占有资源量（尚未归还的资源）和当前申请量（当前需要的资源）。这些信息对于监控系统状态和进行资源分配决策至关重要。 随机算法虽然简单，但可能导致非确定性的结果，可能会使系统陷入死锁。而银行家算法则通过预分配和安全性检查确保了系统的稳定性。通过这两个算法的对比，实验者可以深入理解死锁的产生条件以及如何通过合理规划避免死锁。 这个实验提供了一个动态的平台，让学生在实践中学习和理解死锁的概念，掌握避免死锁的策略，同时培养解决问题和分析系统行为的能力。