操作系统-资源分配银行家算法
资源分配----银行家算法
一、 实验目的
模拟实现银行家算法，用银行家算法实现资源分配和安全性检查。通过本次实验，使学生加深对死锁概念的理解和掌握，并培养学生对操作系统课程的兴趣与高级语言设计的能力。二、 实验内容 1、要求
设计五个进程{P0···P4}共享三类资源{A，B，C}的系统，每一种资源数量为10，5，7。进程可动态的申请和释放资源，系统按各进程的申请动态地分配资源，在T0时刻的资源分配情况如下表：
Name Max Allocation Need Available
P0 7，5，3 0，1，0 7，4，3 3，3，2
P1 3，2，2 2，0，0 1，2，2
P2 9，0，2 3，0，2 6，0，0
P3 2，2，2 2，1，1 0，1，1
P4 4，3，3 0，0，2 4，3，1
(1) 银行家算法的数据结构
•Resource:一个长度为m向量,表示系统拥有的资源数目。
•Available：一个长度为m向量，表示每类资源的可用数目。
•Max：一个m×n矩阵，定义每个进程的最大资源需求数。
•Allocation：一个m×n矩阵，定义当前分配给每个进程每类资源的数目。
•Need：一个m×n矩阵，表示每个进程还需多少资源。
(2) 实现银行家算法 设：Requesti是进程Pi的请求向量。
当Pi发出资源请求后，系统按如下步骤进行检查：
•如果Request[j] Need[i][j] 则go to 2,否则认为出错。
•如果Request[j] < Available[i][j] 则go to 3，否则表示无足够资源， Pi等待。
•系统进行试探分配，并求该相应数据结构数据
Available：= Available- Requesti
Allocationi：= Allocationi+ Requesti
Needi：= Needi-Requesti
•系统执行安全性算法：安全，把资源分配给Pi，否则， Pi等待。
(3) 实现安全性算法
•设Work 和 Finish是长度分别为m,n的向量
初试值Work =Available ，Finishi = False（所有）
•从进程集合中找到一个能满足下列条件的进程
a. Finishi= False
b. Needi Work 如找到go to 3 否则 go to 4
•当进程Pi 获得资源后，顺利执行，直至完成，并释放分配给它的资源。
Work = Work+ Allocationi
Finishi：= True go to 2
•如果所有进程的Finishi= True 则表示系统安全，否则为不安全。
一、系统安全性检查模块
方案一（不利用goto语句）：
//判断系统的安全性
int judSystemSecurity()
{
int i;
//更新系统可利用资源量
for (i = 0; i < resourseType; i++)
{
work[i] = available[i];
}
int allFinish = 0;
//把未完成进程置为0
for (i = 0; i < customerNumber; i++)
{
//判断当前进程是否已经完成并且可以回收资源
//如果已经全部完成
if (isFinish(i))
{
Finish[i] = 1;
allFinish++;
}
else
{
Finish[i] = 0;
}
}
int r = 0;//表示当前要判断是否要进行预分配的进程的下标
int safeIndex = 0;//安全序列的下标
int temp = 0;//临时变量
int pNum = 0;//保存临时变量的个数
//预分配开始，当进程没有全部完成时，一直执行循环
while (allFinish != customerNumber)
{
num = 0;
//判断是否可以预分配
for (i = 0; i < resourseType; i++)
{
if (need[r][i] <= work[i] && Finish[r] == 0)//判断是否可以预分配
{
num++;
}
}
//可以预分配
if (num == resourseType)
{
//输出进程Pr的各项信息
SafeInfo(work, r);
//回收资源
for (i = 0; i < resourseType; i++)
{
work[i] = work[i] + allocation[r][i];
}
//完成的进程数增加
allFinish++;
//保存安全序列
safeSeries[safeIndex] = r;
safeIndex++;
//当前进程安全
Finish[r] = 1;
}
r++;//该式必须在此处
if (r >= customerNumber)
{
r = r % customerNumber;
if (temp == allFinish)//temp记录的是上一次循环分配后所有的进程完成数，将上一次进程数跟这次预分配后的进程数
{ //进行对比，如果相等，则是不安全的情况，直接break；否则是安全的情况，继续执行
break;
}
temp = allFinish;//更新完成的进程数
}
pNum = allFinish;//保存安全序列的个数
}
//判断系统是否安全
for (i = 0; i < customerNumber; i++)
{
if (Finish[i] == 0)
{
return 0;
}
}
//打印安全序列
printf("\n安全序列为：");
for (i = 0; i < customerNumber; i++)
{
if (isFinish(i))
{
pNum--;
}
}
for (i = 0; i < pNum; i++)
{
printf("%d ", safeSeries[i]);
}
return 1;
}
方案二（利用goto语句）：
//方案二，利用goto语句
int judSystemSecurity_1()
{
int i, j;
for (i = 0; i < resourseType; i++)
{
work[i] = available[i];
}
for (i = 0; i < customerNumber; i++)
{
if (isFinish(i))
{
Finish[i] = 1;
}
else
{
Finish[i] = 0;
}
}
int safeIndex = 0;
NEXT:
for (i = 0; i < customerNumber; i++)
{
if (Finish[i] == 0)
{
for (j = 0; j < resourseType; j++)
{
if (need[i][j] > work[j])
{
break;
}
}
//已完全执行
if (j == resourseType)
{
Finish[i] = 1;
SafeInfo(work, i);
safeSeries[safeIndex++] = i;
//回收资源
for (j = 0; j < resourseType; j++)
{
work[j] += allocation[i][j];
}
goto NEXT;
}
}
}
int pNum = 0;
for (i = 0; i < customerNumber; i++)
{
if (Finish[i] == 0)
{
return 0;
}
else
{
pNum++;
}
}
//打印安全序列
printf("\n安全序列为：");
for (i = 0; i < customerNumber; i++)
{
if (isFinish(i))//统计没完全执行的进程数
{
pNum--;
}
}
for (i = 0; i < pNum; i++)
{
printf("%d ", safeSeries[i]);
}
return 1;
}
二、资源申请模块：
//判断进程资源请求的安全性
void judRequestSecurity()
{
//输入预分配的资源编号和各类资源量
int curProcess;
printf("请输入预分配资源的进程的编号：");
scanf("%d", &curProcess);
getchar();
int i;
for (i = 0; i < resourseType; i++)
{
printf("请输入给 P%d 预分配的第 %d 类资源量：", curProcess, i + 1);
scanf("%d", &request[i]);
getchar();
}
//作为安全性的判断变量
num = 0;
//进行判断预分配是否合理
for (i = 0; i < resourseType; i++)
{
if (request[i] > need[curProcess][i])
{
printf("\n分配错误！请求分配资源量大于所需要的资源量！\n");
printf("\nRESOURCE INSECURITY!!!\n\nCUSTOMER P%d CAN NOT OBTAIN RESOURCES IMMEDIATELY\n\n", curProcess);
return;
}
else if (request[i] > available[i])
{
printf("\n分配错误！请求分配资源量大于可利用资源量！\n");
printf("\nRESOURCE INSECURITY!!!\n\nCUSTOMER P%d CAN NOT OBTAIN RESOURCES IMMEDIATELY\n\n", curProcess);
return;
}
else
{
num++;
}
}
//分配合理,则试探性地分配
if (num == resourseType)
{
num = 0;
for (i = 0; i < resourseType; i++)
{
available[i] -= request[i];
allocation[curProcess][i] += request[i];
need[curProcess][i] -= request[i];
if (need[curProcess][i] == 0)
{
num++;
}
}
//分配合理并且此次分配后该进程执行结束，回收资源
if (num == resourseType)
{
for (i = 0; i < resourseType; i++)
{
available[i] += allocation[curProcess][i];
}
printf("\n进程 P%d 执行完毕，所占用资源全部释放！\n", curProcess);
}
else
{
printf("\n进程 P%d 未执行完毕，等待\n", curProcess);
}
}
//检查分配后系统是否安全，如果不安全，则收回分配的资源
printf("\n------------------------------------------------------------------------------------\n");
printf("当前系统各类资源剩余量：");
for (int i = 0; i < resourseType; i++)
{
printf("%d ", available[i]);
}
printf("\n\n当前系统进程状况：\n");
printf(" Name\t Work\t Need\tAllocation\tWork+Allocation\t Finish\n");
if (!judSystemSecurity_1())
{
for (i = 0; i < resourseType; i++)
{
available[i] += request[i];
allocation[curProcess][i] -= request[i];
need[curProcess][i] += request[i];
}
printf("\n\nRESOURCE INSECURITY!!!\n\nCUSTOMER P%d CAN NOT OBTAIN RESOURCES IMMEDIATELY", curProcess);
}
else
{
printf("\n\nRESOURCE SECURITY!!!\n\nCUSTOMER P%d CAN OBTAIN RESOURCES IMMEDIATELY", curProcess);
}
printf("\n------------------------------------------------------------------------------------\n");
return;
}
三、完整代码演示：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include 菜单栏：
输入示例：
输出示例：
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