如何理解C語言實現的操作系統銀行家算法

如何理解C語言實現的操作系統銀行家算法，針對這個問題，這篇文章詳細介紹了相對應的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

一、選題背景

這次課程設計要求完成一個資源管理系統，掌握使用銀行家算法管理系統資源分配的工作原理。深入認識在多道程序系統中合理資源分配的重要性，加深死鎖有關概念的理解。模擬實現銀行家算法對系統資源進行分配，以防止死鎖的出現。本課題肯定不可能實現對實際操作系統的資源管理，而是通過對模擬資源數據的處理，檢測銀行家算法在防止死鎖出現的作用。

二、方案論證

模擬實現銀行家算法對系統資源進行分配，以防止死鎖的出現。本課題肯定不可能實現對實際操作系統的資源管理，而是通過對模擬資源數據的處理，檢測銀行家算法在防止死鎖出現的作用。先對用戶提出的請求進行合法性檢查，即檢查請求的是不大于需要的，是否不大于可利用的。若請求合法，則進行試分配。最后對試分配后的狀態調用安全性檢查算法進行安全性檢查。若安全，則分配，否則，不分配，恢復原來狀態，拒絕申請。

三、實驗環境

• Windows操作系統

• VS 2013

• C語言

四、設計思想及實驗步驟

4.1 設計思想

先對用戶提出的請求進行合法性檢查，即檢查請求的是不大于需要的，是否不大于可利用的。若請求合法，則進行試分配。最后對試分配后的狀態調用安全性檢查算法進行安全性檢查。若安全，則分配，否則，不分配，恢復原來狀態，拒絕申請。

4.2 銀行家算法中的數據結構

可利用資源向量Available。這是一個含有m個元素的數組，其中的每一個元素代表一類可利用的資源數目，其初始值是系統中所配置的該類全部可用資源的數目，其數值隨該類資源的分配和回收而動態改變。如果Available[j]=K，則表示系統中現有Rj類資源K個。

最大需求矩陣Max。這是一個 的矩陣，它定義了系統中 個進程中的每一個進程對 類資源的最大需求。如果Max[I,j]=K，則進程i需要Rj類資源的最大數目為K。

分配矩陣Allocation。這也是一個 的矩陣，它定義了系統中每一類資源當前已分配給每一個進程的資源數。如果Allocation[i,j]=K，則表示進程i當前已經分得Rj類資源的數目為K。

需求矩陣Need。這也是一個 的矩陣，用以表示每一個進程尚需的各類資源數。如果Need[i,j]=K，則表示進程i還需要Rj類資源K個，方能完成任務。

即：

1. int M ; // 總進程數

2. int N ; // 資源種類

3. int ALL_RESOURCE[W]; // 各種資源的數目總和

4. int Max[W][R]; // 最大需求矩陣，M個進程對N類資源最大資源需求

5. int Available[R]; // 可利用資源向量，

6. int Allocation[W][R];// 分配矩陣，各個進程M已經得到N類資源的資源數

7. int Need[W][R]; // M個進程還需要N類資源的資源量

8. int Request[R]; // 進程的請求資源個數

以上三個矩陣間存在下述關系：

4.3 銀行家算法bank()

設Request i是進程Pi的請求向量，如果Requesti[j]=K,表示進程Pi需要K個Rj類型的資源。發出請求后，系統按下述步驟進行檢查：

• （1）檢查申請量是否不大于需求量。如果Request i[j]<=Need[i,j],便轉向步驟（2）；否則認為出錯，因為他所需要的資源數已經超過它所宣布的最大值。

• （2）檢查申請量是否小于系統中的可利用資源數量。如果Requesti[j]<=Available[i,j]，便轉向步驟（2）；否則認為尚無足夠資源，Pi必須等待。

• （3）若以上兩個條件都滿足，則系統試探著將資源分配給申請的進程，并修改下面數據結構中的數值：

1. Available[j]=Available[j]-Request[j];

2. Allocation[k][j]=Allocation[k][j]+Request[j];

3. Need[k][j]=Need[k][j]-Request[j];

• （1）試分配后，系統執行安全性算法，調用safe()函數檢查此次資源分配后系統是否處于安全狀態。若安全，才正式將資源分配給進程，以完成本次分配，并將安全序列打印出來；否則本次試探分配作廢，恢復原來的資源分配狀態，讓該進程等待。

4.4 安全性算法safe()

• （1）設置兩個向量

• 工作向量：Work，它表示系統可提供給進程繼續運行所需要的各類資源數目，它含有m個元素，在執行安全性算法開始時，Work: =Available

• Finish，它表示系統是否有足夠資源分配給進程，使之運行完成。開始時先做Finish[i]:=false；當有足夠的資源分配給進程時，再令Finish[i]:=true

• （2）從進程集合中找到一個滿足下述條件的進程

• Finish[i]:=false；

• Need[i,j]<=Work[j]；若找到，執行步驟（3），否則，執行步驟（4）

• （3）當進程Pi獲得資源后，可順利執行，直至完成，并釋放出分配給它的資源，故應執行

5.2 流程圖

七、總結

銀行家算法就是一個分配資源的過程，使分配的序列不會產生死鎖。此算法的中心思想是：按該法分配資源時，每次分配后總存在著一個進程，如果讓它單獨運行下去，必然可以獲得它所需要的全部資源，也就是說，它能結束，而它結束后可以歸還這類資源以滿足其他申請者的需要。

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