操作系统 银行家算法

1）设计五个进程{P0，P1，P2，P3，P4}共享三类资源{A，B，C}的系统，{A，B，C}的资源总数量分别为10，5，7。（参考书上用例） 2）并行进程可动态地申请资源和释放资源（程序交互输入申请或释放资源数量），系统按各进程的申请动态地分配资源。 3）每当进程动态申请资源或释放资源时，模拟程序应能及时显示或打印各个进程在此时刻的资源分配表、系统可用资源量和安全序列等资源分配信息和安全检查信息。 操作系统中的银行家算法是一种用于避免系统死锁的资源分配策略，由艾兹格·迪杰斯特拉在1965年提出。这个算法基于预防策略，通过对系统资源的预先分配和预留来确保系统的安全性，即确保系统总是可以找到一个安全序列来满足所有进程的资源需求，从而防止死锁的发生。 在实验题目中，我们有一个包含五个进程（P0, P1, P2, P3, P4）的系统，它们共享三类资源（A, B, C）。每类资源的总量分别为10个单位、5个单位和7个单位。进程在运行过程中可以根据需要动态地申请和释放资源，而系统会根据进程的申请分配资源。当进程请求资源或者释放资源时，模拟程序需要实时更新并显示当前的资源分配状态，包括每个进程的资源分配表、系统可用资源量以及安全序列等信息。 银行家算法的核心在于安全性检查，它包括以下几个步骤： 1. **资源最大需求**：每个进程在开始时都会声明其最大可能的需求，也就是`Max`矩阵，表示在任何时候可能需要的资源最大值。 2. **当前资源分配**：`Allocation`矩阵记录了当前已分配给每个进程的资源数量。 3. **还需要的资源**：`Need`矩阵是`Max`减去`Allocation`，表示进程还需要多少资源才能完成。 4. **系统可用资源**：`Available`数组表示当前系统未分配的资源数量。 5. **工作向量**（Work）：在安全性检查过程中，用于计算系统能否满足所有进程的资源需求，初始值为`Available`。 6. **安全序列**：如果存在一个序列，使得按照这个序列每个进程都能顺利完成，那么这个序列就是安全序列。 在实验代码中，可以看到`init()`函数用于初始化这些矩阵和数组，`print()`函数用于打印当前的资源分配情况，`safe()`函数执行安全性检查，`printsafe()`打印安全状态，`trydistribute()`尝试分配资源给特定进程。 安全性检查通常包括以下步骤： 1. **需求检查**：对于每个进程，检查它的需求是否小于等于它的最大需求和当前已分配的资源之和。 2. **工作集计算**：如果一个进程已经完成，那么它所占用的资源可以被添加到工作集中。 3. **进程选择**：寻找一个可以完成的进程，即它的需求可以被工作集满足。 4. **状态更新**：更新该进程的状态，将其资源回收到工作集中，然后继续寻找下一个可完成的进程，直到所有进程都完成或无法找到可完成的进程。 如果在任何时候都能找到这样的安全序列，那么系统是安全的。否则，系统可能会进入死锁状态，此时不应再分配资源。 通过银行家算法的模拟，学生能够深入理解操作系统的资源管理机制，学习如何预防死锁，并掌握一种有效的资源分配策略。实验要求学生独立编写C或VC++程序来实现这些功能，并提交实验报告和程序结果，以增强实际操作和解决问题的能力。