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操作系统课程设计银行家算法

发布时间:2023-08-21 13:35:09

‘壹’ 操作系统(死锁避免)----银行家算法解题

死锁:是指两个以上的进程都因要求对方已经占有的资源,导致无法运行下去的现象,死锁是系统的一种出错状态,不仅浪费大量的系统资源,甚至会导纤贺余致整个系统的崩溃,所以死锁是尽量预防和避免的。

产生死锁的四个条件:

死锁的处理

银行家算法是死锁避免的重要算法。

银行家算毁滚法:资源==钱;收回资源==收回贷款;收不回资源==不会放贷;

例题:假设系统中有三类互斥资源R1,R2,R3。可用资源分别是9,8,5.在T0时刻系统有P1,P2,P3,P4,P5五个进程,这些进程最大的需求和已分配的资源如下所示,如果按_执行,那么系统的状态是安全的。

解:第一步:根据可用资源,可以求得剩余资源。

R1=9-(1+2+2+1+1)=2

R2=8-(2+1+1+2+1)=1

R3=5-(1+1+0+0+3)=0

第二拍纳步:根据剩余资源求得还需要的资源数。

公式:还需资源(Need)=最大需求(Max)-已分配资源(Allocation)。

第三部,根据剩余资源数,求出安全序列。

根据剩余资源可得,p2可以执行(条件:每个值都必须≦剩余资源)

由此可见安全序列为P2-->p4-->p5-->p1-->p3。

其实安全序列不是唯一的,这是为什么呢?

大家可以看出来,现有资源要大于需要资源的情况下是有多种选择的,因此安全序列不唯一。

‘贰’ 银行家算法(操作系统)

1、这是安全状态:
P1的需求小于可用资源数,先满足P1的请求,然后回收P1资源:可用资源变为 (3,3,2)+(2,0,0)=(5,3,2);
这时P3可分配,P3结束后回收资源,可用资源为(5,3,2)+(2,1,1)=(7,4,3)
这时P0可分配,P0结束后回收资源,可用资源为(7,4,3)+(0,1,0)+(7,5,3)
接下来是P2,结束后可用资源为(7,5,3)+(3,0,2)=(10,5,5)
最后分配P4,结束后可用资源为(10,5,5)+(0,0,2)=(10,5,7)
这样得到一个安全序列:P1-P3-P0-P2-P4,所以T0状态是安全的。

2、T0时刻P1请求(1,1,2)<可用资源数(3,3,2),可以直接满足。

‘叁’ 银行家算法

Dijkstra(1965)提出了一种能够避免死锁的调度算法,称为银行家算法(banker's algorithm),这是6.4.1节中给出的死锁检测算法的扩展。该模型基于一个小城镇的银行家,他向一群客户分别承诺了一定的贷款额度。算法要做的是判断对请求的满足是否会导致进入不安全状态。如果是,就拒绝请求;如果满足请求后系统仍然是安全的,就予以分配。在图6-11a中我们看到4个客户A、B、C、D,每个客户都被授予一定数量的贷款单位(比如1单位是1千美元),银行家知道不可能所有客户同时都需要最大贷款额,所以他只保留10个单位而不是22个单位的资金来为客户服务。这里将客户比作进程,贷款单位比作资源,银行家比作操作系统。

‘肆’ 浅析银行家算法

作为避免死锁的一种算法,银行家算法可以说是最为出名的了。这个名字的来源是因为该算法起初是为银行系统设计的,以确保银行在发放现金贷款时,不会发生不能满足所有客户需要的情况。在操作系统中也可以用它来实现避免死锁。

首先我们要了解银行家算法的本质也即避免死锁的原理。避免死锁作为一种事先预防死锁的策略,原理是在为各个进程分配资源的过程中不允许系统进去不安全状态,以此来避免死锁的发生。所谓安全状态,是指系统能按某种进程推进顺序为每个进程分配其所需资源,直至满足每个进程对资源的最大需求,使每个进程都可以顺利地完成。此时称该进程推进序列为安全序列,如果无法找到这样一个安全序列,则称系统处于不安全状态。

银行家算法中的数据结构。为了实现银行家算法,在系统中必须设置这样四个数据结构,分别用来描述系统中可利用的资源,所有进程对资源的最大需求,系统中的资源分配以及所有进程还需要多少资源的情况。

(1)可利用资源向量Available。这是一个含有m个元表的数组,其中的每一个元素代表一类可利用的资源数目。其数值随该类资源的分配和回收而动态地改变。如果 Available=K,则表示系统中现有Rj类资源K个。

    (2)最大需求矩阵Max。这是一个nxm的矩阵,它定义了系统中n个进程中的每个进程对m类资源的最大需求。如果Max[i,j]=K,则表示进程i需要Rj类资源的最大数目为K。

    (3)分配矩阵 Allocation。这也是一个nxm的矩阵,它定义了系统中每一类资源当前已分配给每一进程的资源数。如果Allocation[i,j]=K,表示进程i当前已分得Rj类资源的数目为K。

    (4)需求矩阵Need。这也是一个nxm的矩阵,用以表示每一个进程尚需的各类资源数。如果Need[i,j]=K,则表示进程i还需要Rj类资源K个才能完成。

当一个进程发出请求资源的请求后,如果它所请求的资源大于目前系统可利用资源则不予分配。如果小于可利用资源,则系统试探着把资源分配给该进程,并修改分配之后的资源数值。接着系统执行安全算法,检查此次资源分配后系统是否处于安全状态。若安全,才正式将资源分配给该进程,以完成本次分配。否则,将本次的试探分配作废,恢复原来的资源分配状态,让该进程等待。

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