银行家算法是如何实现的？

Question

如题所述

Answer 1

银行家算法是从当前状态出发，逐个按安全序列检查各客户中谁能完成其工作，然后假定其完成工作且归还全部贷款，再进而检查下一个能完成工作的客户。如果所有客户都能完成工作，则找到一个安全序列，银行家才是安全的。

�7�4 与预防死锁的几种方法相比较，限制条件少，资源利用程度提高了。

�7�4 缺点：该算法要求客户数保持固定不变，这在多道程序系统中是难以做到的；该算法保证所有客户在有限的时间内得到满足，但实时客户要求快速响应，所以要考虑这个因素；由于要寻找一个安全序列，实际上增加了系统的开销.

Banker algorithm 最重要的一点是：保证操作系统的安全状态！这也是操作系统判断是否分配给一个进程资源的标准！那什么是安全状态？举个小例子，进程 P 需要申请 8 个资源（假设都是一样的），已经申请了 5 个资源，还差 3 个资源。若这个时候操作系统还剩下 2 个资源。很显然，这个时候操作系统无论如何都不能再分配资源给进程 P 了，因为即使全部给了他也不够，还很可能会造成死锁。若这个时候操作系统还有 3 个资源，无论 P 这一次申请几个资源，操作系统都可以满足他，因为操作系统可以保证 P 不死锁，只要他不把剩余的资源分配给别人，进程 P 就一定能顺利完成任务。 为什么银行家算法是可行的呢？这里需要严格的证明一下。不管任何时候，操作系统分配资源的时候都可以保证当前接受资源的进程不会陷入死锁，因为操作系统总是可以满足该进程需要的资源的。假设有 n 个进程 {p1, p2, p3, … pn} ，最后一个分配到资源的是 pi ， pi 还需要 mi 个资源，假设此时操作系统还有 m 个资源剩余。那么很显然 m>=mi ！而且如果之后操作系统又把资源分配给其他进程了，假设是 pj ， pj 还需要 mj 个资源，同理可知 m>=mj ！也就是说在所有的进程中，还需要的资源数总是有小于 m 的！这样就可以保证资源数永远不会为 0 ，即使可能暂时性为 0 。另外，还需要保证资源数不会减少！而且，所有已经分配到资源的进程总有一天会归还它所拥有的资源！根据操作系统再分配的时候的状态即可判定。

Answer 2

#include "string.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define M 5
#define N 3
#define FALSE 0
#define TRUE 1

/*M个进程对N类资源最大资源需求量*/
int MAX[M][N]={{7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3}};
/*系统可用资源数*/
int AVAILABLE[N]={10,5,7};
/*M个进程对N类资源最大资源需求量*/
int ALLOCATION[M][N]={{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0}};
/*M个进程已经得到N类资源的资源量 */
int NEED[M][N]={{7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3}};
/*M个进程还需要N类资源的资源量*/
int Request[N]={0,0,0};

void main()
{
int i=0,j=0;
char flag='Y';
void showdata();
void changdata(int);
void rstordata(int);
int chkerr(int);
showdata();
while(flag=='Y'||flag=='y')
{
i=-1;
while(i<0||i>=M)
{
printf("请输入需申请资源的进程号（从0到");
printf("%d",M-1);
printf("，否则重输入!）:");
scanf("%d",&i);
if(i<0||i>=M)printf("输入的进程号不存在，重新输入!\n");
}
printf("请输入进程");
printf("%d",i);
printf("申请的资源数\n");
for (j=0;j<N;j++)
{
printf("资源");
printf("%d",j);
printf(":");
scanf("%d",&Request[j]);
if(Request[j]>NEED[i][j])
{
printf("进程");
printf("%d",i);
printf("申请的资源数大于进程");
printf("%d",i);
printf("还需要");
printf("%d",j);
printf("类资源的资源量!申请不合理，出错!请重新选择!\n");
/*printf("申请不合理，出错!请重新选择!\n");*/
flag='N';
break;
}
else
{
if(Request[j]>AVAILABLE[j])
{
printf("进程");
printf("%d",i);
printf("申请的资源数大于系统可用");
printf("%d",j);
printf("类资源的资源量!申请不合理，出错!请重新选择!\n");
/*printf("申请不合理，出错!请重新选择!\n");*/
flag='N';
break;
}
}
}
if(flag=='Y'||flag=='y')
{
changdata(i);
if(chkerr(i))
{
rstordata(i);
showdata();
}
else
showdata();
}
else
showdata();
printf("\n");
printf("是否继续银行家算法演示,按'Y'或'y'键继续,按'N'或'n'键退出演示: ");
scanf("%c",&flag);
}
}

void showdata()
{
int i,j;
printf("系统可用的资源数为:\n");
printf(" ");
for (j=0;j<N;j++){
printf(" 资源");
printf("%d",j);
printf(":");
printf("%d",AVAILABLE[j]);
/*printf("\n");*/
/* cout<<endl;
// cout<<"各进程资源的最大需求量:"<<endl<<endl;
// for (i=0;i<M;i++)
// {
// cout<<"进程"<<i<<":";
// for (j=0;j<N;j++)cout<<" 资源"<<j<<": "<<MAX[i][j];
// cout<<endl;
*/ }
printf("\n");
printf("各进程还需要的资源量:\n");
for (i=0;i<M;i++)
{
printf(" 进程");
printf("%d",i);
printf(":");
for (j=0;j<N;j++){
printf("资源");
printf("%d",j);
printf(":");
printf("%d",NEED[i][j]);
/*printf("\n");*/
}
printf("\n");
}
printf("各进程已经得到的资源量: \n");
for (i=0;i<M;i++)
{
printf(" 进程");
printf("%d",i);
/*printf(":\n");*/
for (j=0;j<N;j++){
printf("资源");
printf("%d",j);
printf(":");
printf("%d",ALLOCATION[i][j]);
/*printf("\n");*/
}
printf("\n");
}
}

void changdata(int k)
{
int j;
for (j=0;j<N;j++)
{
AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]-Request[j];
ALLOCATION[k][j]=ALLOCATION[k][j]+Request[j];
NEED[k][j]=NEED[k][j]-Request[j];
}
};
void rstordata(int k)
{
int j;
for (j=0;j<N;j++)
{
AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]+Request[j];
ALLOCATION[k][j]=ALLOCATION[k][j]-Request[j];
NEED[k][j]=NEED[k][j]+Request[j];
}
};
int chkerr(int s)
{
int WORK,FINISH[M],temp[M];
int i,j,k=0;
for(i=0;i<M;i++)FINISH[i]=FALSE;
for(j=0;j<N;j++)
{
WORK=AVAILABLE[j];
i=s;
while(i<M)
{
if (FINISH[i]==FALSE&&NEED[i][j]<=WORK)
{
WORK=WORK+ALLOCATION[i][j];
FINISH[i]=TRUE;
temp[k]=i;
k++;
i=0;
}
else
{
i++;
}
}
for(i=0;i<M;i++)
if(FINISH[i]==FALSE)
{
printf("\n");
printf("系统不安全!!! 本次资源申请不成功!!!\n");
printf("\n");
return 1;
}
}
printf("\n");
printf("经安全性检查，系统安全，本次分配成功。\n");
printf("\n");
printf(" 本次安全序列：");
for(i=0;i<M;i++){
printf("进程");
printf("%d",temp[i]);
printf("->");
}
printf("\n");
return 0;
}

Answer 3

银行家算法不是单说就行的，如果真想弄明白最好看看 操作系统 这本书！

Answer 4

编制银行家算法通用程序，并检测所给状态的系统安全性。
1）银行家算法中的数据结构：
可利用资源向量Available。这是一个含有m个 元素的数组，其中的每一个元素代表一类可利用的资源数目，其初始值是系统中所配置的该类全部可用资源的数目，其数值随该类资源的分配和回收而动态地改变。Available[j]=K，则表示系统中现有Rj 类资源K个。
最大需求矩阵Max。这是一个n*m的矩阵，它定义了系统中n个进程中的每一个进程对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。
分配矩阵Allocation。这也是一个n*m的矩阵，它定义了系统中每一类资源 当前已分配给没一进程的资源数。如果Allocation[i，j]=K，则表示 进程i当前已分得Rj类资源的数目为K。
需求矩阵Need。这也是一个n*m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，方能完成其任务。
上述三个矩阵存在如下关系：
Need[i,j]= Max[i，j]- Allocation[i，j]
2）银行家算法
设Request[i] 是进程Pi的请求向量，如果Request[i，j]=K,表示进程Pi需要K个Rj类型的资源。当Pi发出资源请求后，系统按下述步骤进行检查：
如果Request[i，j]<= Need[i,j]，便转向步骤2；否则认为出错，因为它所需要的资源数已超过它所宣布的最大值。