进程管理 - 银行家算法

1 概述

银行家算法

目的：避免死锁

原理：以银行借贷系统的分配策略为基础，判断并保证系统的安全运行

2 银行家算法

2.1 原理

• 我们可以把操作系统看作是银行家，操作系统管理的资源相当于银行家管理的资金，进程向操作系统请求分配资源相当于顾客向银行家贷款。（银行家 => 操作系统，资金 => 资源，顾客 => 进程）
• 为保证资金的安全，银行家 规定：
  • (1) 当一个顾客对资金的最大需求量不超过银行家现有的资金时，可以接纳顾客
  • (2) 顾客可以分期贷款，但贷款的总数不能超过最大需求量
  • (3) 当银行家现有的资金不能满足顾客尚需的贷款数额时，对顾客的贷款可推迟支付，但总能使顾客在有限的时间里得到贷款
  • (4) 当顾客得到所需的全部资金后，一定能在有限的时间里归还所有的资金

2.2 例题

【例题1】假设系统中有三类互斥资源 R1、R2、R3，可用资源数分别是 9,8,5。在 T0 时刻系统中有 P1、P2、P3、P4 和 P5 五个进程，这些进程对资源的最大需求量和已分配资源数如下图所示，如果进程按序列执行，那么系统状态是安全的。

供选择的答案：
A.P1 -> P2 -> P4 -> P5 -> P3
B.P2 -> P4 -> P5 -> P1 -> P3
C.P2 -> P1 -> P4 -> P5 -> P3
D.P4 -> P2 -> P5 -> P1 -> P3

解答思路：

• 首先，根据 已分配资源数，算出 剩余资源数（红色字体部分）
  • 剩余 R1 = 9 - 1 - 2 - 2 - 1 - 1 = 2
  • 剩余 R2 = 8 - 2 - 1 -1 - 2 - 1 = 1
  • 剩余 R3 = 5 - 1 - 1- 0 - 0 - 3 = 0
• 其次，根据 最大需求量 和 已分配资源数，算出 还需资源数（蓝色字体部分）
• 最后，判断 剩余资源数 能否满足 还需资源数
  • 剩余 R3 = 0，其中 P1、P3、P4、P5 均还需资源数 R3 = 1，所以第一个分配的，只能是 P2
  • P2 分配完成后，会释放资源，此时 完成、释放资源后的总资源数 如下图
  • 剩余资源数： R1 = 4，R2 = 2，R3 = 1 与 还需资源数 继续对比，此时能满足的，只有 P4，结合选项，答案为 B

说明：若 剩余资源数 同时满足多个 还需资源数，则分配不分先后顺序，均可。