操作系统实验报告-利用银行家算法避免死锁

操作系统实验报告-死锁的避免操作系统实验（二）死锁的避免1.实验内容使用C++实现模拟随机算法和银行家算法2.实验目的（1）了解死锁的产生原因（随机算法）（2）理解死锁的解决办法（银行家算法）3.实验题目使用随机算法和银行家算法设计程序4.程序流程图主要过程流程图银行家算法流程图安全性算法流程图5.程序代码和运行结果#include <stdio.h>#include<stdlib.h> typedef struct{int A;int B;int C;}RES;#define false 0#define true 1//系统中所有进程数量#define PNUMBER 3//最大需求矩阵RES Max[PNUMBER];//已分配资源数矩阵RES Allocation[PNUMBER];//需求矩阵RES Need[PNUMBER];//可用资源向量RES Available={0,0,0};//安全序列int safe[PNUMBER];void setConfig(){int i=0,j=0;printf("================开始手动配置资源==================\n");//可分配资源printf("输入可分配资源\n");scanf("%d%d%d",&Available.A,&Available.B,&Available.C);//最大需求矩阵MAXprintf("输入最大需求矩阵%dx%d\n",PNUMBER,PNUMBER );for (i=0;i<PNUMBER;i++){scanf("%d%d%d",&Max[i].A,&Max[i].B,&Max[i].C);}//已分配矩阵Allocprintf("输入已分配矩阵%dx%d\n",PNUMBER,PNUMBER);for (i=0;i<PNUMBER;i++){scanf("%d%d%d",&Allocation[i].A,&Allocation[i].B,&Allocation[i].C);}//需求矩阵printf("输入需求矩阵%dx%d\n",PNUMBER,PNUMBER);for (i=0;i<PNUMBER;i++){scanf("%d%d%d",&Need[i].A,&Need[i].B,&Need[i].C);}printf("================结束配置资源==================\n");}void loadConfig(){FILE *fp1;if ((fp1=fopen("config.txt","r"))==NULL){printf("没有发现配置文件,请手动输入\n");setConfig();}else{int i=0;printf("发现配置文件,开始导入..\n");//可分配资源fscanf(fp1,"%d%d%d",&Available.A,&Available.B,&Available.C);//最大需求矩阵MAXfor (i=0;i<PNUMBER;i++){fscanf(fp1,"%d%d%d",&Max[i].A,&Max[i].B,&Max[i].C);}//已分配矩阵Allocfor (i=0;i<PNUMBER;i++){fscanf(fp1,"%d%d%d",&Allocation[i].A,&Allocation[i].B,&Allocation[i].C);}//需求矩阵for (i=0;i<PNUMBER;i++){fscanf(fp1,"%d%d%d",&Need[i].A,&Need[i].B,&Need[i].C);}}}//试探分配void ProbeAlloc(int process,RES *res){Available.A -= res->A;Available.B -= res->B;Available.C -= res->C;Allocation[process].A += res->A;Allocation[process].B += res->B;Allocation[process].C += res->C;Need[process].A -= res->A;Need[process].B -= res->B;Need[process].C -= res->C;}//若试探分配后进入不安全状态，将分配回滚void RollBack(int process,RES *res){Available.A += res->A;Available.B += res->B;Available.C += res->C;Allocation[process].A -= res->A;Allocation[process].B -= res->B;Allocation[process].C -= res->C;Need[process].A += res->A;Need[process].B += res->B;Need[process].C += res->C;}//安全性检查bool SafeCheck(){RES Work;Work.A = Available.A;Work.B = Available.B;Work.C = Available.C;bool Finish[PNUMBER] = {false,false,false};int i;int j = 0;for (i = 0; i < PNUMBER; i++){//是否已检查过if(Finish[i] == false){//是否有足够的资源分配给该进程if(Need[i].A <= Work.A && Need[i].B <= Work.B && Need[i].C <= Work.C){//有则使其执行完成，并将已分配给该进程的资源全部回收Work.A += Allocation[i].A;Work.B += Allocation[i].B;Work.C += Allocation[i].C;Finish[i] = true;safe[j++] = i;i = -1; //重新进行遍历}}}//如果所有进程的Finish向量都为true则处于安全状态，否则为不安全状态for (i = 0; i < PNUMBER; i++){if (Finish[i] == false){return false;}}return true;}//资源分配请求bool request(int process,RES *res){//request向量需小于Need矩阵中对应的向量if(res->A <= Need[process].A && res->B <= Need[process].B && res->C <=Need[process].C){//request向量需小于Available向量if(res->A <= Available.A && res->B <= Available.B && res->C <= Available.C){//试探分配ProbeAlloc(process,res);//如果安全检查成立，则请求成功，否则将分配回滚并返回失败if(SafeCheck()){return true;}else{printf("安全性检查失败。

操作系统实验预防进程死锁的银行家算法一、需求分析：1、实验目的：通过这次实验，加深对进程死锁的理解，进一步掌握进程资源的分配、死锁的检测和安全序列的生成方法。

2、问题描述：设计程序模拟预防进程死锁的银行家算法的工作过程。

假设系统中有n个进程P1, … ,P n，有m类可分配的资源R1, … ,R m，在T0时刻，进程P i分配到的j类资源为Allocation ij个，它还需要j类资源Need ij个，系统目前剩余j类资源Work j个，现采用银行家算法进行进程资源分配预防死锁的发生。

3、程序要求：1）判断当前状态是否安全，如果安全给出安全序列；如果不安全给出理由。

2）对于下一个时刻T1，某个进程P k会提出请求Request(R1, … ,R m)，判断分配给P k进程请求的资源之后系统是否安全。

3）输入：进程个数n，资源种类m，T0时刻各个进程的资源分配情况（可以运行输入，也可以在程序中设置）；4）输出：如果安全，输出安全的进程序列，不安全则提示信息。

二、概要设计：1、进程调度的实现过程2、程序中的变量及数据结构struct ResItem{string Name;int Number;}; //资源项typedef vector<ResItem> Resource;struct Progress{string Name;Resource Max; //最大需求Resource Allocation; //分配Resource Need; //需求}; //进程vector <Progress> Progresses; //所有进程vector <ResItem> Available; //可利用资源向量vector <Progress> SafeOrder; //安全序列3、主要函数//初始化数据void InitData(int &n);//判断rs1是否小于等于rs2，是返回true，否则返回falseinline bool LessThan(Resource rs1,Resource rs2);//安全性算法bool SafeAlg();//银行家算法bool BankerAlg(Resource request,Progress &pro);4、主函数int main(){int n;InitData(n);cout<<"\n\n=============================================\n ";if(SafeAlg()){cout<<"由安全性检查可知：可以找到一个安全序列为：{";for(int i = 0 ; i < SafeOrder.size(); i++)cout<<SafeOrder[i].Name<<",";cout<<"}。

操作系统银⾏家解决死锁问题银⾏家算法解决死锁⼀、实验⽬的死锁会引起计算机⼯作僵死，因此操作系统中必须防⽌。

本实验的⽬的在于了解死锁产⽣的条件和原因，并采⽤银⾏家算法有效地防⽌死锁的发⽣。

⼆、实验设计思路设Request i 是进程Pi 的请求向量。

Request i （j）=k表⽰进程Pi请求分配Rj类资源k个。

当Pi发出资源请求后，系统按下述步骤进⾏检查：1、如果Request i ≤Need，则转向步骤2；否则，认为出错，因为它所请求的资源数已超过它当前的最⼤需求量。

2、如果Request i ≤Available，则转向步骤3；否则，表⽰系统中尚⽆⾜够的资源满⾜Pi的申请，Pi必须等待。

3、系统试探性地把资源分配给进程Pi，并修改下⾯数据结构中的数值：Available = Available - Request iAllocation i= Allocation i+ Request iNeed i= Need i - Request i4、系统执⾏安全性算法，检查此次资源分配后，系统是否处于安全状态。

如果安全才正式将资源分配给进程Pi，以完成本次分配；否则，将试探分配作废，恢复原来的资源分配状态，让进程Pi等待。

三、运⾏结果1、在程序运⾏中，程序中已经输⼊初值：int MaxAvailable[m]={10,5,7}; //每类资源的个数int Max[n][m]={1,5,3,3,2,4,1,0,2,2,2,2,0,3,2};// 每个进程需要的每类资源最⼤需求个数int Allocation[n][m]={0,1,0,1,0,0,3,0,2,2,1,1,0,0,2};// 已分配给每个进程的每类资源个数int Available[m];int Need[n][m]; //每个进程还需要的每类资源数经过银⾏家算法和安全性算法，输出运⾏成功的进程号。

2、在调整输⼊初值后:int MaxAvailable[m]={10,5,7};int Max[n][m]={7,5,3,3,2,2,9,0,2,2,2,2,4,3,9};int Allocation[n][m]={0,1,0,2,0,0,3,0,2,2,1,1,0,0,2};int Available[m];int Need[n][m];运⾏结果为三、源代码：#includeusing namespace std;const int m=3; //资源类数const int n=5; //进程个数int MaxAvailable[m]={10,5,7}; //每类资源的个数int Max[n][m]={1,5,3,3,2,4,1,0,2,2,2,2,0,3,2};// 每个进程需要的每类资源最⼤需求个数int Allocation[n][m]={0,1,0,1,0,0,3,0,2,2,1,1,0,0,2};// 已分配给每个进程的每类资源个数int Available[m];int Need[n][m]; //每个进程还需要的每类资源数struct Request{int p; //进程int k[m]; //请求资源};bool safe() //安全性算法，判断是否安全{int Work[m]; //系统可分配资源for(int i=0;i{Work[i]=Available[i];}bool Finish[n]; //运⾏结束否for(i=0;iFinish[i]=false;for(int iy=0;iy{for(i=0;i{if(!Finish[i]){for(int j=0;j{if(Need[i][j]>Work[j]) //需求⼤于系统资源数，跳出{break;}}if(j==m) //m个资源都满⾜所需for(int ix=0;ix{Work[ix]+=Allocation[i][ix];}Finish[i]=true;cout<< "[ " < ";break;}}}}for(i=0;i{if(!Finish[i])break;}if(i{cout<< "危险" <return false;}elsereturn true;}void bank(Request r) //银⾏家算法{int i;int j;for(i=0;ifor(j=0;j{Need[i][j]=Max[i][j]-Allocation[i][j];} //进程需求资源矩阵for(i=0;i {Available[i]=MaxAvailable[i];}for(i=0;ifor(j=0;j{Available[j]-=Allocation[i][j];}for(i=0;iif(r.k[i]>Need[r.p][i]) //如果请求>所需，跳出{break;}}if(i{cout<< "Your request over need! " <exit(1);}else{for(i=0;i{if(r.k[i]> Available[i]) //请求>可以使⽤的break;}if(i{cout<< "Process[ " <else //尝试分配{for(i=0;i{Available[i]-=r.k[i];Allocation[r.p][i]+=r.k[i];Need[r.p][i]-=r.k[i];}if(!safe()) //判断分配是否安全，如果不安全，撤销分配{for(i=0;i{Available[i]+=r.k[i];Allocation[r.p][i]-=r.k[i];Need[r.p][i]+=r.k[i];}cout<< "系统处于不安全状态" <}else //如果安全，分配成功}}}void main(){Request r;r.p=1; //默认资源标记为1int request[m]={1,0,2}; //默认请求资源for(int i=0;i{r.k[i]=request[i];}bank(r);}。

五邑大学实验报告操作系统课程实验报告2013~2014年度第1学期院系：计算机学院学号： 11080101姓名：宋蓓蕾任课教师：白明成绩评定：实验一：银行家算法完成日期：2013年12月20日1、实验目的银行家算法是避免死锁的一种重要方法，本实验要求用高级语言编写和调试一个简单的银行家算法程序。

加深了解有关资源申请、避免死锁等概念，并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。

2、实验内容(1) 设计进程对各类资源最大申请表示及初值确定。

(2) 设定系统提供资源初始状况。

(3) 设定每次某个进程对各类资源的申请表示。

(4) 编制程序，依据银行家算法，决定其申请是否得到满足。

3、算法设计（全部代码）#include <STRING.H>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <CONIO.H> /*用到了getch()*/#define M 5 /*进程数*/#define N 3 /*资源数*/#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;void showdata();void changdata(int);void rstordata(int);int chkerr(int);showdata();enter:{printf("请输入需申请资源的进程号（从0到");printf("%d",M-1);printf("）:");scanf("%d",&i);}if(i<0||i>=M){printf("输入的进程号不存在，重新输入!\n");goto enter;}err:{printf("请输入进程");printf("%d",i);printf("申请的资源数\n");printf("类别: A B C\n");printf(" ");for (j=0;j<N;j++){scanf("%d",&Request[j]);if(Request[j]>NEED[i][j]){printf("%d",i);printf("号进程");printf("申请的资源数> 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");goto err;}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");goto err;}}}}changdata(i);if(chkerr(i)){rstordata(i);showdata();}elseshowdata();printf("\n");printf("按'y'或'Y'键继续,否则退出\n");flag=getch();if (flag=='y'||flag=='Y'){goto enter;}else{exit(0);}}/*显示数组*/void showdata(){int i,j;printf("系统可用资源向量:\n");printf("***Available***\n");printf("资源类别: A B C\n");printf("资源数目:");for (j=0;j<N;j++){printf("%d ",AVAILABLE[j]);}printf("\n");printf("\n");printf("各进程还需要的资源量:\n"); printf("******Need******\n");printf("资源类别: A B C\n");for (i=0;i<M;i++){printf(" ");printf("%d",i);printf("号进程:");for (j=0;j<N;j++){printf(" %d ",NEED[i][j]);}printf("\n");}printf("\n");printf("各进程已经得到的资源量: \n"); printf("***Allocation***\n");printf("资源类别: A B C\n");for (i=0;i<M;i++){printf(" ");printf("%d",i);printf("号进程:");/*printf(":\n");*/for (j=0;j<N;j++){printf(" %d ",ALLOCATION[i][j]);}printf("\n");}printf("\n");}/*系统对进程请求响应，资源向量改变*/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];}}/*资源向量改变*/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];}}/*安全性检查函数*/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。

操作系统实验：银行家算法姓名：李天玮班级：软工1101 学号：201126630117 实验内容：在windows系统中实现银行家算法程序。

实现银行家算法所用的数据结构：假设有5个进程3类资源，则有如下数据结构：1.MAX[5，3] 5个进程对3类资源的最大需求量。

2.A V AILABLE[3]系统可用资源数。

3.ALLOCATION[5,3]5个进程已经得到3类资源的资源量。

4.NEED[5,3]5个进程还需要3类资源的资源量。

银行家算法：设进程1提出请求Request[N]，则银行家算法按如下规则进行判断。

(1)如果Request[N]<=NEED[1,N],则转（2）；否则，出错。

(2)如果Request[N]<=A V ALIABLE，则转（3）；否则，出错。

(3)系统试探非配资源，修改相关数据。

A V ALIABLE=A V ALIABLE-REQUESTALLOCATION=ALLOCA TION+REQUESTNEED=NEED-REQUEST(4)系统执行安全性检查，如安全，则分配成立；否则试探险性分配作废，系统恢复原状，进程等待。

安全性检查：（1）设置两个工作向量WORK=A V AILABLE；FINISH[M]=FALSE.（2）从晋城集合中找到一个满足下述条件的进程，FINISH[i]=FALSENEED<=WORK如找到，执行（3）；否则，执行（4）。

（3）设进程获得资源，可顺利执行，直至完成，从而释放资源。

WORK=WORK+ALLOCATIONFINISH[i]=TRUEGOTO（2）（4）如所有进程FINISH[M]=TRUE，则表示安全；否则系统不安全。

1.用init（）函数对于数据的初始化关键代码：#define M 5#define N 3void init(){cout<<"请输入5个进程对3类资源最大资源需求量:"<<endl;for(int i=0;i<M;i++){for(int j=0;j<N;j++){cin>>MAX[i][j];}//cout<<endl;}cout<<"请输入系统可用的资哩源数:"<<endl;for(int j=0;j<N;j++){cin>>AVAILABLE[j];}cout<<"请输入5个进程已经-的到的3类资源的资源量:"<<endl;for(int i=0;i<M;i++){for(int j=0;j<N;j++){cin>>ALLOCATION[i][j];}//cout<<endl;}cout<<"请?输?入?5个?进?程ì还1需è要癮3类え?资哩?源′的?资哩?源′量?:"<<endl;for(int i=0;i<M;i++){for(int j=0;j<N;j++){cin>>NEED[i][j];}//cout<<endl;}}// Stack around the variable 'AVAILABLE' was corrupted.显示数据详细信息进行测试输入一号进程号，并给需要申请资源设定为{1,0,2}检验错误输入时候的报错信息检验当再次申请0号资源并申请资源数目为{0,2,0}时，系统提示系统不安全申请不成功。

实验目的银行家算法是避免死锁的一种重要方法。

通过编写一个模拟动态资源分配的银行家算法程序，进一步深入理解死锁、产生死锁的必要条件、安全状态等重要概念，并掌握避免死锁的具体实施方法二、实验要求根据银行家算法的基本思想，编写和调试一个实现动态资源分配的模拟程序，并能够有效地防止和避免死锁的发生。

（1）设计思想说明设计银行家算法是为了避免死锁三、实验方法内容1.算法设计思路银行家算法又称“资源分配拒绝”法，其基本思想是，系统中的所有进程放入进程集合，在安全状态下系统受到进程的请求后试探性的把资源分配给他，现在系统将剩下的资源和进程集合中其他进程还需要的资源数做比较，找出剩余资源能满足最大需求量的进程，从而保证进程运行完成后还回全部资源。

这时系统将该进程从进程集合中将其清除。

此时系统中的资源就更多了。

反复执行上面的步骤，最后检查进程的集合为空时就表明本次申请可行，系统处于安全状态，可以实施本次分配，否则，只要进程集合非空，系统便处于不安全状态，本次不能分配给他。

请进程等待2.算法流程图3.算法中用到的数据结构数据结构的说明1.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3初始值是系统中所配置的该类全部可哦那个资源的数目，其数值随该类资源的分配和回收而动态的改变。

2.最大需求矩阵MAX。

这是一个M*N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。

3.分配矩阵ALLOCATION。

这也是一个M*N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。

4.需求矩阵NEED。

这也是一个M*N的矩阵，用以表示每一个进程尚需的各类资源数。

5.NEED[R,W]=MAX[R,W]-ALLOCATION[R,W]4.主要的常量变量#define W 10 //最大进程数W=10#define R 20 //最大资源总数R=20 int AVAILABLE[R]; //可利用资源向量int MAX[W][R]; //最大需求矩阵int ALLOCATION[W][R]; //分配矩阵int NEED[W][R]; //需求矩阵int Request[R]; //进程请求向量void changdata(int k);//进程请求资源数据改变int chksec(int s); //系统安全性的检测5.主要模块void inputdata()void showdata()void changdata(int k)void restoredata(int k) int chksec(int s)int chkmax(int s)四、实验代码#include<string.h>#include<iostream.h>#define FALSE 0#define TRUE 1#define W 10 //最大进程数W=10#define R 20 //最大资源总数R=20int M ;int N ;int ALL_RESOURCE[W];int AVAILABLE[R]; //可利用资源向量int MAX[W][R]; //最大需求矩阵int ALLOCATION[W][R]; //分配矩阵int NEED[W][R]; //需求矩阵int Request[R]; //进程请求向量void inputdata(); //数据输入void showdata(); //数据显示void changdata(int k);//进程请求资源数据改变void restoredata(int k); //数据恢复int chksec(int s); //系统安全性的检测int chkmax(int s); //检测最大需求void bank(); //检测分配的资源是否合理void main(){ int i,j;inputdata();for(i=0;i<M;i++){ j=chksec(i);if (j==0) break;}if (i>=M)cout<<"错误提示：经安全性检查发现，系统的初始状态不安全！！！\n"<<endl;else{ cout<<"提示：经安全性检查发现，系统的初始状态安全！"<<endl;bank();}}void inputdata(){ int i=0,j=0,p;cout<<"请输入总进程数:"<<endl;do{cin>>M;if (M>W) cout<<endl<<"总进程数超过了程序允许的最大进程数，请重新输入:"<<endl;}while (M>W);cout<<endl;cout<<"请输入资源的种类数:"<<endl;do {cin>>N;if (N>R)cout<<endl<<"资源的种类数超过了程序允许的最大资源种类数，请重新输入:"<<endl; }while (N>R);cout<<endl;cout<<"请依次输入各类资源的总数量，即设置向量all_resource:"<<endl;for(i=0;i<N;i++) cin>>ALL_RESOURCE[i];cout<<endl;cout<<"请依次输入各进程所需要的最大资源数量，即设置矩阵max:"<<endl;for (i=0;i<M;i++){for (j=0;j<N;j++){do { cin>>MAX[i][j];if (MAX[i][j]>ALL_RESOURCE[j])cout<<endl<<"该最大资源数量超过了声明的该资源总数,请重新输入:"<<endl; }while (MAX[i][j]>ALL_RESOURCE[j]);}}cout<<endl;cout<<"请依次输入各进程已经占据的各类资源数量，即设置矩阵allocation:"<<endl;for (i=0;i<M;i++){for (j=0;j<N;j++){do{ cin>>ALLOCATION[i][j];if (ALLOCATION[i][j]>MAX[i][j])cout<<endl<<"已占有的资源数量超过了声明的最大资源数量,请重新输入:"<<endl;}while (ALLOCATION[i][j]>MAX[i][j]);}}cout<<endl;for (i=0;i<M;i++)for(j=0;j<N;j++)NEED[i][j]=MAX[i][j]-ALLOCATION[i][j];for (j=0;j<N;j++){ p=ALL_RESOURCE[j];for (i=0;i<M;i++){ p=p-ALLOCATION[i][j];AVAILABLE[j]=p;if(AVAILABLE[j]<0)AVAILABLE[j]=0;}}}void showdata(){ int i,j;cout<<"各种资源的总数量，即向量all_resource为:"<<endl;cout<<" ";for (j=0;j<N;j++)cout<<" 资源"<<j<<": "<<ALL_RESOURCE[j];cout<<endl<<endl;cout<<"当前系统中各类资源的可用数量，即向量available为:"<<endl; cout<<" ";for (j=0;j<N;j++)cout<<" 资源"<<j<<": "<<AVAILABLE[j];cout<<endl<<endl;cout<<"各进程还需要的资源数量，即矩阵need为:"<<endl<<endl;for (i=0;i<M;i++){ cout<<"进程P"<<i<<": ";for (j=0;j<N;j++)cout<<NEED[i][j]<<" ";cout<<endl;}cout<<endl;cout<<"各进程已经得到的资源量，即矩阵allocation为: "<<endl<<endl;for (i=0;i<M;i++){ cout<<"进程P"<<i<<": ";for (j=0;j<N;j++)cout<<ALLOCATION[i][j]<<" ";cout<<endl;} cout<<endl;}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 restoredata(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 chksec(int s){int WORK,FINISH[W];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;do{ if(FINISH[i]==FALSE&&NEED[i][j]<=WORK){WORK=WORK+ALLOCATION[i][j];FINISH[i]=TRUE;i=0;}else{ i++;}}while(i<M);for(i=0;i<M;i++)if(FINISH[i]==FALSE){ return 1;}} return 0;}int chkmax(int s){ int j,flag=0;for(j=0;j<N;j++){if (MAX[s][j]==ALLOCATION[s][j]){ flag=1;AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]+MAX[s][j];MAX[s][j]=0;}} return flag;}c{int i=0,j=0;char flag='Y';while(flag=='Y'||flag=='y'){i=-1;while(i<0||i>=M){ cout<<"请输入需申请资源的进程号（从P0到P"<<M-1<<"，否则重新输入!）:"; cout<<"p";cin>>i;if(i<0||i>=M)cout<<"输入的进程号不存在，重新输入!"<<endl;}cout<<"请输入进程P"<<i<<"申请的资源数:"<<endl;for (j=0;j<N;j++){ cout<<" 资源"<<j<<": ";cin>>Request[j];if(Request[j]>NEED[i][j]){ cout<<"进程P"<<i<<"申请的资源数大于进程P"<<i<<"还需要"<<j<<"类资源的资源量!";cout<<"申请不合理，出错!请重新选择!"<<endl<<endl;flag='N';break;}else{ if(Request[j]>AVAILABLE[j]){ cout<<"进程P"<<i<<"申请的资源数大于系统可用"<<j<<"类资源的资源量!";cout<<"申请不合理，出错!请重新选择!"<<endl<<endl;flag='N';break;}}}if(flag=='Y'||flag=='y'){ changdata(i);if(chksec(i)){ cout<<endl;cout<<"该分配会导致系统不安全!!! 本次资源申请不成功，不予分配!!!"<<endl;cout<<endl;restoredata(i);}else{ cout<<endl;cout<<"经安全性检查，系统安全，本次分配成功，且资源分配状况如下所示："<<endl;cout<<endl;showdata();if(chkmax(i)){cout<<"在资源分配成功之后，由于该进程所需的某些资源的最大需求量已经满足，"<<endl;cout<<"因此在进程结束后系统将回收这些资源！"<<endl;cout<<"在资源收回之后，各进程的资源需求和分配情况如下所示："<<endl;showdata();}}}cout<<endl;cout<<" 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: ";cin>>flag; }}五、实验结果1.执行结果2.结果分析银行家算法就是当接收到一个系统资源的分配后找到一个安全序列，使得进程间不会发生死锁，若发生死锁则让进程等待。

操作系统实验报告一、实验内容简要描述1．实验目标：加深了解有关资源申请、避免死锁等概念，并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。

要求编写和调试一个系统动态分配资源的简单模拟程序，观察死锁产生的条件，并采用银行家算法，有效的防止和避免死锁的发生。

2．实验要求：银行家算法是避免死锁的一种重要方法，本实验要求用高级语言编写和调试一个简单的银行家算法程序。

用银行家算法实现资源分配。

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}的资源数量分别为10，5，7。

进程可动态地申请资源和释放资源，系统按进程的申请动态地分配资源，要求程序具有显示和打印各进程的某一个时刻的资源分配表和安全序列；显示和打印各进程依次要求申请的资源号以及为某进程分配资源后的有关资源数据。

二、报告主要内容1．设计思路A、设计进程对各在资源最大申请表示及初值确定。

B、设定系统提供资源初始状态。

C、设定每次某个进程对各类资源的申请表示。

D、编制程序，依据银行家算法，决定其申请是否得到满足。

2．主要数据结构假设有M个进程N类资源，则有如下数据结构：MAX[M*N] M个进程对N类资源的最大需求量AVAILABLE[N] 系统可用资源数ALLOCATION[M*N] M个进程已经得到N类资源的资源量NEED[M*N] M个进程还需要N类资源的资源量3．主要代码结构void main()void showdata()void changdata(int)void rstordata(int)int chkerr(int)4．主要代码段分析#include "string.h"#include "iostream.h"#define M 5 //总进程数#define N 3 //总资源数#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个进程已经得到N类资源的资源量intALLOCATION[M][N]={{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0}};//M个进程还需要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}};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){cout<<" 请输入需申请资源的进程号(从0到"<<M-1<<"，否则重输入！)：";cin>>i;if(i<0||i>=M) cout<<"输入的进程号不存在，重新输入！"<<endl;}cout<<" 请输入进程"<<i<<"申请的资源数"<<endl;for (j=0;j<N;j++){cout<<" 资源"<<j<<"：";cin>>Request[j];if(Request[j]>NEED[i][j]){cout<<" 进程"<<i<<"申请的资源数大于进程"<<i<<"还需要"<<j<<"类资源的资源量！";cout<<"申请不合理，出错！请重新选择！"<<endl<<endl;flag='N';break;}else{if(Request[j]>AVAILABLE[j]){cout<<" 进程"<<i<<"申请的资源数大于系统可用"<<j<<"类资源的资源量！";cout<<"申请不合理，出错！请重新选择！"<<endl<<endl;flag='N';break;}}}if(flag=='Y'||flag=='y'){changdata(i);if(chkerr(i)){rstordata(i);showdata();}elseshowdata();}elseshowdata();cout<<endl;cout<<" 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：";cin>>flag;}}void showdata(){int i,j;cout<<" 系统可用的资源数为："<<endl<<endl;cout<<" ";for(j=0;j<N;j++) cout<<" 资源"<<j<<": "<<AVAILABLE[j];cout<<endl;cout<<endl;cout<<" 各进程还需要的资源量："<<endl<<endl;for(i=0;i<M;i++){cout<<"进程"<<i<<":";for(j=0;j<N;j++) cout<<" 资源"<<j<<", "<<NEED[i][j];cout<<endl;}cout<<endl;cout<<" 各进程已经得到的资源量："<<endl<<endl;for(i=0;i<M;i++){cout<<"进程"<<i<<":";for(j=0;j<N;j++) cout<<" 资源"<<j<<": "<<ALLOCATION[i][j]; cout<<endl;}cout<<endl;};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){cout<<endl;cout<<" 系统不安全！！！本次资源申请不成功！！！"<<endl; cout<<endl;return 1;}}cout<<endl;cout<<" 经安全性检查，系统安全，本次分配成功。

银行家算法实验报告引言：在计算机科学领域，由于资源的有限性，进程资源分配问题一直备受关注。

而银行家算法被广泛应用于操作系统中，用于确保资源的安全分配。

本文旨在介绍银行家算法的原理和应用，并通过实验报告来验证该算法的有效性和可行性。

1. 银行家算法简介银行家算法是由美国学者Dijkstra提出的一种资源分配和避免死锁的算法。

其基本思想是通过银行家的原则来避免系统陷入死锁状态，保证资源分配的安全性和可行性。

银行家算法适用于具有多个进程和多个资源的并发系统中。

2. 银行家算法原理银行家算法基于两个重要的概念：安全性和可分配性。

安全性表示在系统当前状态下，是否存在一种资源分配序列可以使系统避免死锁状态。

可分配性表示系统是否能够满足进程对资源的请求。

银行家算法的实现需要以下几个关键步骤：(1) 初始化：对每个进程设置最大需求量、已分配资源量和需求资源量。

(2) 效验：判断系统当前状态下资源是否满足所有进程的需求，即判断系统是否处于安全状态。

(3) 分配：若系统处于安全状态，则根据某种资源分配策略，为进程分配资源。

(4) 请求：进程请求资源。

(5) 回收：进程释放资源。

3. 银行家算法的实验验证为了验证银行家算法的有效性和可行性，我们设置了一个简单的实验环境，模拟一个有限的资源系统，包含3个进程和3种不同类型的资源。

实验过程如下：(1) 初始化：对每个进程设置最大需求量、已分配资源量和需求资源量。

设置3个进程的最大需求量分别为{5, 4, 3}，已分配资源量分别为{1, 2, 2}，需求资源量分别为{3, 2, 0}。

(2) 效验：判断系统当前状态下资源是否满足所有进程的需求。

经过实验验证，我们发现系统当前状态下资源无法满足进程2的资源需求。

为了保证系统的安全性和避免死锁，根据银行家算法原理，我们将不满足资源需求的进程2暂停，并回滚到初始状态。

重新调整资源分配后，系统进入了安全状态。

(3) 分配：为进程1和进程3分配资源。

模拟通过银行家算法避免死锁一、银行家算法产生的背景及目的1: 在多道程序系统中, 虽然借助于多个进程的并发执行来改善系统的运用率, 提高系统的吞吐量, 但也许发生一种危险—死锁。

死锁就是多个进程在运营过程中因争夺资源而导致的一种僵局, 当进程处在这种僵局状态时, 如无外力作用, 他们将无法再向前进行, 如再把信号量作为同步工具时, 多个Wait和Signal操作顺序不妥, 会产生进程死锁。

然而产生死锁的必要条件有互斥条件, 请求和保持条件, 不剥夺条件和环路等待条件。

在防止死锁的几种方法中, 都施加了较强的限制条件, 在避免死锁的方法中, 所施加的条件较弱, 有也许获得令人满意的系统性能。

在该方法中把系统的状态分为安全状态和不安全状态, 只要能使系统都处在安全状态, 便可避免死锁。

2：实验目的：让学生独立的使用编程语言编写和调试一个系统分派资源的简朴模拟程序, 了解死锁产生的因素及条件。

采用银行家算法及时避免死锁的产生, 进一步理解课堂上老师讲的相关知识点。

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毕其工作, 然后假定其完毕工作且归还所有贷款, 再进而检查下一个能完毕工作的客户。

假如所有客户都能完毕工作, 则找到一个安全序列, 银行家才是安全的。

二: 银行家算法中的数据结构1：可运用资源向量Available。

这是一个具有m个元素的数组, 其中的每个元素代表一类可运用的资源数目, 其初始值是系统中所配置的该类所有可用资源的数目, 其数值随该类资源的分派和回收而动态的改变。

假如Available[j]=k, z则表达系统中现有Rj类资源K 个。

2: 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。

假如Max[i,j]=k, 表达第i个进程需要第Rj类资源的最大数目k个.3: 分派矩阵Allocation,也是n*m的矩阵, 若Allocation[i,j]=k,表达第i个进程已分派Rj类资源的数目为k个。

一、实验目的本次实验旨在通过模拟操作系统的资源分配和请求过程，深入理解死锁的概念、产生死锁的必要条件以及如何通过银行家算法来避免死锁的发生。

通过实验，学生能够掌握以下知识点：1. 死锁的概念及产生条件；2. 银行家算法的基本原理和实现方法；3. 资源分配和请求过程中的安全性检查；4. 通过银行家算法避免死锁的发生。

二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：C++3. 开发工具：Visual Studio 20194. 实验环境：一台配置较高的计算机三、实验原理1. 死锁的概念死锁是指多个进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，这些进程都将无法继续执行。

2. 产生死锁的必要条件产生死锁的必要条件有四个，分别为：（1）互斥条件：资源不能被多个进程同时使用；（2）持有和等待条件：进程已获得至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其他进程占有，此时该进程会等待；（3）非抢占条件：已分配给进程的资源，在进程完成之前，不能被抢占；（4）循环等待条件：存在一种进程资源的循环等待链，即进程P1等待P2占有的资源，P2等待P3占有的资源，以此类推，最后Pn等待P1占有的资源。

3. 银行家算法银行家算法是一种避免死锁的算法，通过以下步骤实现：（1）初始化系统资源、进程最大需求、已分配资源等数据结构；（2）当进程请求资源时，判断是否满足以下条件：a. 当前可用资源数量大于等于进程请求的资源数量；b. 根据当前资源分配情况，系统处于安全状态；若满足以上条件，则分配资源；否则，进程等待。

（3）当进程释放资源时，更新可用资源数量和分配资源情况。

四、实验内容1. 设计系统资源、进程最大需求、已分配资源等数据结构；2. 实现银行家算法，包括资源分配、安全性检查等功能；3. 模拟进程请求资源和释放资源的过程，观察系统状态变化；4. 分析实验结果，验证银行家算法是否能够避免死锁的发生。