操作系統實驗-銀行家算法

銀行家算法

 

1. 實驗目的與要求

1. 理解死鎖的概念，掌握並會編寫銀行家算法與安全性檢測算法；

2. 使用高級程序設計語言設計並實現銀行家算法基本過程；

3. 驗證銀行家算法對於避免死鎖的作用。

2. 實驗平台

操作系統：Windows

注：可使用自己熟悉的語言設計編程，但需在實驗報告中注明編譯環境以及編輯工具。

3. 實驗內容和要求

1. 定義並初始化進程及其資源數據結構

2. 提供一個用戶界面，用戶利用它可動態輸入進程和資源種類等相關參數

3. 編制模擬銀行家算法的程序，並以下面給出的例子驗證所編寫的程序的正確性。

 

設系統中有三種類型的資源（A,B,C）和五個進程（P0,P1,P2,P3,P4），A資源的數量為17，B資源的數量為5，C資源的數量為20。當前時刻系統狀態如下所示。

 

進程 已占資源 最大需求數

資源種類 A B C A B C

P0 2 1 2 5 5 9

P1 4 0 2 5 3 6

P2 4 0 5 4 0 11

P3 2 0 4 4 2 5

P4 3 1 4 4 2 4

 

現在系統中A、B、C 3類資源分別還剩2、3、3個，請根據銀行家算法完成以下問題：

1、 現在系統是否處於安全狀態？若是，請給出安全序列。要求繪圖粘貼到實驗報告描述計算過程，並截圖實驗過程和結果驗證程序正確性。

2、 如果現在進程P1請求資源（0、3、4），能否實現資源分配？為什么？實驗報告附上計算過程，並截圖實驗過程和結果驗證程序正確性。

3、若進程P3請求資源（2、0、1），能否實現資源分配？為什么？實驗報告附上計算過程，並截圖實驗過程和結果驗證程序正確性。

 

 

附：測試用例為

5 5 9
​
5 3 6
​
4 0 11
​
4 2 5
​
4 2 4

 

2 1 2      
​
4 0 2     
​
4 0 5    
​
2 0 4 
​
3 1 4

4. 實驗報告

 

《計算機操作系統》課程機房上機實驗報告
題目	銀行家算法	姓名	波哥哥	日期:2020.6.29
實驗環境	Dev C++
實驗內容 與完成情況	提示：填寫實驗原理或核心思想，核心代碼可附在實驗報告之后
實驗運行結果
出現的問題	安全序列不是按照正確的（編號從小到大）順序輸出
解決方案（列出遇到的問題和解決辦法，列出沒有解決的問題）	每輸出一個之后break，退出此循環，再次執行總的操作

 

5. C語言代碼

#include <stdio.h>
​
#include <stdlib.h>
​
 
​
#define UP 100
​
 
​
int flag_need = 1;
​
int row,col;
​
int Max[UP][UP],Allocation[UP][UP],Need[UP][UP],finish[UP] = {0},Available[UP],Work[UP],P[UP];
​
  
​
void init(){   
​
    printf("輸入進程數:\n");
​
    scanf("%d",&row);
​
    printf("輸入資源數:\n");
​
    scanf("%d",&col);
​
    printf("輸入每個進程最多需要的資源數按照%d x %d矩陣輸入:\n",row,col);
​
    for(int i = 0;i < row;i ++){
​
       for(int j = 0;j < col;j ++){
​
           scanf("%d",&Max[i][j]);
​
       }      
    }
​
    printf("輸入每個進程已經分配的資源數按照%d x %d矩陣輸入:\n",row,col);
​
    for(int i = 0;i < row;i ++){
​
       for(int j = 0;j < col;j ++){
​
           scanf("%d",&Allocation[i][j]);
​
           Need[i][j] = Max[i][j]-Allocation[i][j];
​
           if(Need[i][j] < 0){
​
              printf("進程P%d的R%d資源出錯\n");
​
              flag_need = 0;
​
           }
​
       }      
​
    }
​
    printf("請輸入現有各資源數:\n");
​
    for(int i = 0;i < col;i ++){
​
       scanf("%d",&Available[i]);
​
       Work[i] = Available[i];
​
    }   
​
}
​
 
​
void print(bool x){
​
    int k;
​
    if(x){
​
       printf("系統是安全的\n安全序列為:");
​
       for(k = 0;k < row - 1;k ++){
​
              printf("%d ->",P[k]);
​
           }
​
       printf("%d\n",P[k]);
​
    }
​
    else
​
       printf("系統不安全\n"); 
​
} 
​
 
​
bool isSafe(){ 
​
    int k = 0,len = 0,lastlen = 0;
​
    while(len < row){ 
​
       for(int i = 0;i < row;i ++){
​
           if(finish[i] != 1){
​
              k = 0;
​
              for (int j = 0;j < col;j ++){
​
                  if (Need[i][j] <= Work[j]) 
​
                     k ++;   
​
              }
​
              if (k == col) {
​
                  finish[i] = 1;
​
                  P[len] = i;//放進程安全序列 
​
                  
​
                  for(int j = 0;j < col;j ++){
​
                     Work[j] += Allocation[i][j];
​
                  }
​
/*************************************調試代碼***************************************************
​
                  printf("Work:\n");
​
                  for (int j = 0;j < col;j ++){
​
                     printf("%d ",Work[j]);
​
                  }
​
                  printf("\n");
​
**********************************************************************************************/    
                  len ++;  //統計進程個數
​
                  break;
​
              }             
​
           }
​
       }
​
       //上一次循環長度與下一次相等，則出現不安全情況，進程未被完全訪問 
​
       if (lastlen == len){
​
           break;
​
       }else{
​
           lastlen = len;
​
       }
​
    }
​
    if(len == row){
       return true;
​
    }
​
    else {
​
       return false;
​
    }
​
}
​
 
​
 
​
/********************************調試代碼***********************************************************
​
void test(){
​
    printf("Need:\n");
​
    for (int i = 0;i < row;i ++){
​
       for (int j = 0;j < col;j ++){
​
           printf("%d ",Need[i][j]);
​
       }
​
      printf("\n");
​
    }
​
    printf("Allocation:\n");
​
    for (int i = 0;i < row;i ++){
       for (int j = 0;j < col;j ++){
​
           printf("%d ",Allocation[i][j]);
​
       }
​
       printf("\n");
​
    }
​
    printf("\n");
​
    printf("Work:\n");
​
    for (int j = 0;j < col;j ++){
​
       printf("%d ",Work[j]);
​
    }
​
    printf("\n");
​
    printf("\nAvailable:\n");
​
    for (int j = 0;j < col;j ++){
​
       printf("%d ",Available[j]);
​
    }
​
    
​
    printf("\n");
​
}
​
******************************************************************************************************/
​
int request(){
​
//   test();
​
    int j,reqProcessNum,reqResource[col];
​
   printf("輸入要申請的資源的進程號:(第一個進程號為0,第二個進程號為1,以此類推.)\n");
​
    scanf("%d",&reqProcessNum);
​
    printf("請輸入所請求的各資源數:\n");
​
    
​
    //更新Need Available重置Work finish 
​
    for (j = 0;j < col;j ++){
​
       scanf("%d",&reqResource[j]);
​
       if (reqResource[j] > Need[reqProcessNum][j] || reqResource[j] > Available[j]){
​
           printf("該進程請求資源數過大，不予分配"); 
​
           return 0;//請求數不合法 
​
       }
​
    }
​
    for(int i = 0;i < row;i ++){
​
       finish[i] = 0;
​
    }
​
    
​
    if(j == col){
​
       for(j = 0;j < col;j ++){
​
           Available[j] -= reqResource[j];
​
           Need[reqProcessNum][j] -= reqResource[j];
​
           Allocation[reqProcessNum][j] += reqResource[j];
​
           Work[j] = Available[j];
​
       }
​
    }
​
//   test();
​
    return 1;//請求數合法 
​
} 
​

​
int main (){
​
    init();
​
    print(isSafe());
​
    
​
    //請求數合法判斷是否有安全序列  
​
    if(request()){
​
       print(isSafe()); 
​
    }
​
    return 0;
​
}