银行家算法解决死锁

操作系统银行家算法课后作业一、实验目的加深对多实例资源分配系统中死锁避免方法——银行家算法的理解，掌握Windows 环境下银行家算法的实现方法。

强调对于资源的管理、申请、比较来避免出现死锁的情况，保证系统的正常运行。

二、实验内容1.在Windows 操作系统上，利用DEVC++编写应用程序实现银行家算法。

2.创建n 个线程来申请或释放资源，只有保证系统安全，才会批准资源申请。

三、实验步骤（一）设计思路：银行家算法可分为个主要的功能模块，其描述如下：1.初始化由用户输入数据，分别对运行的进程数、总的资源种类数、总资源数、各进程所需要的最大资源数量（Max），已分配的资源数量赋值。

2.安全性检查算法(1)设置两个工作向量Work=AVAILABLE;FINISH=false;(2)从进程集合中找到一个满足下述条件的进程，FINISH==false;NEED<=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+=ALLOCATION;Finish=true;(4).如所有的进程Finish= true，则表示安全；否则系统不安全。

3. 银行家算法在避免死锁的方法中，所施加的限制条件较弱，有可能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，只要能使系统始终都处于安全状态，便可以避免发生死锁。

银行家算法的基本思想是分配资源之前,判断系统是否是安全的;若是,才分配。

它是最具有代表性的避免死锁的算法。

设进程j提出请求REQUEST [i]，则银行家算法按如下规则进行判断。

(1).如果REQUEST [j] [i]<= NEED[j][i]，则转(2)；否则，出错。

(2).如果REQUEST [j] [i]<= AVAILABLE[j][i]，则转(3)；否则，出错。

(3).系统试探分配资源，修改相关数据：AVAILABLE[i]-=REQUEST[j][i];ALLOCATION[j][i]+=REQUEST[j][i];NEED[j][i]-=REQUEST[j][i];用到的数据结构：实现银行家算法要有若干数据结构，它们用来表示资源分配系统的状态。

银行家算法典型例题银行家算法是一种死锁避免策略，适用于系统中有多个进程和多种资源的情况。

在该算法中，每个进程需要预先声明其最大资源需求和当前已经分配的资源数量，同时系统也需要知道每种资源的总数量和已经分配的数量。

通过比较每个进程的资源需求和系统当前可用资源数量，可以判断系统是否处于安全状态，以及是否能够分配资源给某个进程。

在本例中，系统中有3种资源A、B、C，分别有10、5、7个。

同时有5个进程P0至P4，它们的最大资源需求和已分配资源情况如下表所示。

在T0时刻，系统状态如表所示。

根据银行家算法，我们可以回答以下问题：1) 在T0时刻，系统处于安全状态，安全序列为P1、P3、P4、P2、P0.2) 若进程P1在T0时刻发出资源请求Request(1,0,2)，则可以实施资源分配。

因为该请求的资源需求小于进程P1的最大需求，且系统当前可用资源数量足够满足该请求。

3) 在P1请求资源之后，若进程P4发出资源请求Request(3,3,0)，则无法实施资源分配。

因为该请求的资源需求大于进程P4的最大需求，且系统当前可用资源数量不足以满足该请求。

因此，P4需要等待其他进程释放资源后再尝试请求。

4) 在P1请求资源之后，若进程P0发出资源请求Request(0,2,0)，则可以实施资源分配。

因为该请求的资源需求小于进程P0的最大需求，且系统当前可用资源数量足够满足该请求。

Process n Need AvailableP0 0 3 20 0 1 21 6 2 2P1 1 0 01 7 5 0P2 1 2 2 3 5 6P3 3 3 20 6 5 2P4 0 1 40 6 5 6n: (1) Is the system in a safe state。

(2) If process P2 requests (1,2,2,2)。

can the system allocate the resources to it?Answer: (1) Using the safety algorithm。

操作系统实验⼆：银⾏家算法实验⼆银⾏家算法⼀、实验⽬的1、了解什么是操作系统安全状态和不安全状态；2、了解如何避免系统死锁；3、理解银⾏家算法是⼀种最有代表性的避免死锁的算法，掌握其实现原理及实现过程。

⼆、实验内容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，并能够有效避免死锁的发⽣。

三、实验原理进程申请资源时，系统通过⼀定的算法判断本次申请是否不可能产⽣死锁（处于安全状态）。

若可能产⽣死锁（处于不安全状态），则暂不进⾏本次资源分配，以避免死锁。

算法有著名的银⾏家算法。

1、什么是系统的安全状态和不安全状态？所谓安全状态，是指如果系统中存在某种进程序列＜P1，P2，…，Pn＞，系统按该序列为每个进程分配其所需要的资源，直⾄最⼤需求，则最终能使每个进程都可顺利完成，称该进程序列＜P1，P2，…，Pn，＞为安全序列。

如果不存在这样的安全序列，则称系统处于不安全状态。

2、银⾏家算法把操作系统看作是银⾏家，操作系统管理的资源相当于银⾏家管理的资⾦，进程向操作系统请求分配资源相当于⽤户向银⾏家贷款。

为保证资⾦的安全，银⾏家规定:(1) 当⼀个顾客对资⾦的最⼤需求量不超过银⾏家现有的资⾦时就可接纳该顾客;(2) 顾客可以分期贷款，但贷款的总数不能超过最⼤需求量;(3) 当银⾏家现有的资⾦不能满⾜顾客尚需的贷款数额时,对顾客的贷款可推迟⽀付,但总能使顾客在有限的时间⾥得到贷款;(4) 当顾客得到所需的全部资⾦后,⼀定能在有限的时间⾥归还所有的资⾦。

操作系统按照银⾏家制定的规则设计的银⾏家算法为：（1）进程⾸次申请资源的分配：如果系统现存资源可以满⾜该进程的最⼤需求量，则按当前的申请量分配资源，否则推迟分配。

（2）进程在执⾏中继续申请资源的分配：若该进程已占⽤的资源与本次申请的资源之和不超过对资源的最⼤需求量，且现存资源能满⾜该进程尚需的最⼤资源量，则按当前申请量分配资源，否则推迟分配。

（3）⾄少⼀个进程能完成：在任何时刻保证⾄少有⼀个进程能得到所需的全部资源⽽执⾏到结束。

预防死锁的三种方法在计算机科学中，死锁是指两个或多个进程无限期地等待对方持有的资源，从而导致程序无法继续执行的情况。

为了有效预防死锁的发生，我们可以采取以下三种方法：1. 银行家算法。

银行家算法是一种死锁避免的方法，它通过动态地分配资源，以避免进程进入不安全状态，从而避免死锁的发生。

在银行家算法中，系统会维护一个资源分配表和一个进程的最大需求表，通过比较系统当前的资源分配情况和进程的最大需求来判断是否可以分配资源，从而避免死锁的发生。

2. 死锁检测与恢复。

死锁检测与恢复是一种死锁解决的方法，它通过周期性地检测系统中是否存在死锁，并在检测到死锁时采取相应的措施来解除死锁。

常见的死锁检测与恢复方法包括资源分配图算法和银行家算法。

通过这些方法，系统可以及时地检测到死锁的发生，并采取相应的措施来解除死锁，从而保证系统的正常运行。

3. 资源分配策略优化。

资源分配策略的优化是预防死锁的另一种重要方法。

通过合理地设计资源分配策略，可以最大程度地减少死锁的发生。

例如，可以采用资源有序分配的策略，通过规定资源的申请顺序，来避免进程因资源争夺而导致死锁的发生。

另外，还可以采用资源动态分配的策略，通过动态地分配资源，来避免资源的过度占用，从而减少死锁的发生。

综上所述，通过银行家算法、死锁检测与恢复以及资源分配策略优化这三种方法，我们可以有效地预防死锁的发生，保证系统的正常运行。

在实际应用中，我们可以根据具体的情况选择合适的方法，以最大程度地减少死锁的发生，保证系统的稳定性和可靠性。

希望本文所介绍的方法能够对大家有所帮助，谢谢阅读！。

银行家算法总结一、银行家算法银行家算法（Banker’s Algorithm），又称银行家管理算法，是一种专门用于系统资源管理的算法，用于解决操作系统中多个用户对多类资源的竞争请求，从而保证合理地分配公共资源，解决资源分配问题，其目的是为了保证单个进程的安全运行，同时保证系统的安全运行。

二、银行家算法的定义银行家算法是一种用于解决多个用户对多类资源的竞争请求的算法，也称作资源分配算法或资源管理算法，它可以确定是否有足够的资源可供一个或多个进程安全运行，如果有足够的资源可供运行，则可以分配该资源，否则系统将进入不满足安全状态。

三、银行家算法的特点（1）安全性：银行家算法可以确定是否有足够的资源可以满足所有进程的最大要求，使系统处于安全态；（2）在安全态下，银行家算法能够有效地检查一个进程是否可以获得资源，并且可以确定该状态下的最优解；（3）银行家算法可以有效检查一个系统是否处于安全态，它可以检查任意多个资源种类的一组资源分配是否安全；（4）银行家算法可以防止死锁的发生，可以有效地确保非抢占式多处理机系统的安全运行；（5）银行家算法设计简单，容易实现，并十分快速；（6）银行家算法不是最优的，它只是一种有效的搜索算法，其实现效率较低；四、银行家算法的使用1、资源分配问题银行家算法可以用于操作系统中的多个用户对多类资源的竞争请求，以此保证资源的合理分配，从而解决资源分配问题。

它可以有效地检查一个进程是否可以获得资源，同时可以确定该状态下的最优解。

2、进程安全性银行家算法可以用于检查一个系统是否处于安全态，并检查任意多个资源种类的一组资源分配是否安全，可以保证系统的安全运行，从而保证单个进程的安全性。

3、防止死锁银行家算法可以防止死锁的发生，这是由于它可以确定是否有足够的资源可以满足所有进程的最大要求，使系统处于安全态，从而阻止死锁发生。

填空：1、银行家算法在解决死锁问题中是用于避免死锁的.2、利用共享文件进行进程通信的方式被称为管道。

3、系统调用与一般调用的最大区别就在于：调用程序是运行在用户态，而被调用程序是运行在__核心___态。

4、有序分配法可以预防死锁的发生，它们使死锁四个条件中的__循环等待__条件不成立。

5、正在执行的进程由于其时间片用完被暂停执行，此时进程应从执行状态变为_就绪____状态。

6、Belady现象。

7、使用位示图(20行,30列)表示空闲盘块的状态。

当分配的盘块号为235时，其在位示图中的列数为______。

（提示：行为1~20，列为1~30，首盘块号为1）8、UNIX系统中文件的物理结构一般采用_________。

9、在内存分配的“首次适应法”中，空闲块是按地址递增递增进行排序的。

10、在有m个进程的系统中出现死锁时，参与死锁进程的个数最少是__2_11、实时系统按应用领域分为硬实时和软实时两种。

12、操作系统是计算机系统中的一个系统软件，它管理和控制计算机系统中的硬件和软件资源。

13、进程在执行过程中有三种基本状态，它们是阻塞、就绪、执行。

14、存储管理中，对存储空间的浪费是以内部碎片和外部碎片两种形式表现出来。

15、在一个单CPU系统中，若有五个用户进程。

假设当前系统为用户态，则处于就绪状态的用户进程最多有 4 个，最少有 0 个。

16、有m个进程共享一个临界资源，若使用信号量机制实现对临界资源的互斥访问，则该信号量取值最大为 1 ，最小为 -(m-1)17、进程的调度方式有两种，分别是非抢占式和抢占式方式。

18、操作系统的四大资源管理功能是处理机管理功能、存储器管理功能、设备管理功能、文件管理功能。

19、进程在执行过程中有三种基本状态，它们是阻塞、就绪、执行。

20、有m个进程共享一个临界资源，若使用信号量机制实现对临界资源的互斥访问，则该信号量取值最大为 1 ，最小为 -（m-1）。

21、存储管理中，对存储空间的浪费是以内部碎片和外部碎片两种形式表现出来。

银行家算法的主要思想是什么？他能够解决死锁问题吗？
银行家算法是避免死锁的一种方法，主要思想是：允许进程动态的申请资源，系统在每次实施资源分配之前，先计算资源分配的安全性，若此次资源分配安全（即资源分配后系统能按照某种顺序来为每个进程分配所需资源，直至最大需求，使个进程都可以顺利的完成），变将资源分配给进程，否则不分配资源，让进程等待。

银行家算法具有较好的理论意义但实际中很难实施，主要原因是：难以预测获得进程申请的最大资源，运行过程中进程的个数是不断变化的，所以银行家算法难以解决实际中的死锁问题。

例题：
若系统运行中出现如图所示的资源分配情况，该系统是否安全？如果进程P2此时申请资源（1,，2，2,2）系统能否把资源分配给他？为什么？
解答：首先检查是否存在安全序列
可先进性预分配，如果存在一个能够运行下去的寻列就说明是存在安全序列可以分配的。

预分配表如下：。

银行家算法java代码银行家算法是一种用于避免死锁的算法，它可以保证系统在分配资源时不会陷入死锁状态。

在操作系统中，银行家算法被广泛应用于进程调度和资源管理中。

本文将介绍银行家算法的原理和实现，并提供Java代码示例。

一、银行家算法原理银行家算法是基于资源分配图的理论基础上发展而来的。

资源分配图是描述进程和资源之间关系的一种图形表示方法。

在资源分配图中，每个进程和每个资源都表示为一个节点，进程需要的资源和已经被占用的资源之间连接一条边。

银行家算法通过模拟进程请求和释放资源的过程来判断是否会出现死锁。

当一个进程请求某些资源时，如果系统能够满足其请求，则该进程可以继续执行；否则，该进程必须等待直到有足够的资源可用。

当一个进程释放掉已经占用的某些资源时，系统会将这些资源重新分配给其他需要它们的进程。

为了避免死锁，银行家算法采取了预防措施：在分配任何一个新任务之前，先检查该任务所需求各类资料是否超过了系统现有的资料总量，如果超过了，则不予分配。

否则，再检查该任务所需求各类资料是否超过了系统现有的未分配资料总量，如果超过了，则不予分配。

二、银行家算法实现银行家算法的实现需要考虑以下几个方面：1.资源分配图的表示方法：可以使用邻接矩阵或邻接表来表示资源分配图。

2.进程请求和释放资源的模拟：可以使用数组来存储进程占用和需要的资源数量，并通过对数组的修改来模拟进程请求和释放资源的过程。

3.死锁检测：可以使用安全序列或银行家算法来判断是否会出现死锁。

下面是一个基于银行家算法实现的简单Java代码示例：public class BankerAlgorithm {// 进程数private int n;// 资源数private int m;// 各进程已占用资源数量private int[][] allocation;// 各进程尚需资源数量private int[][] need;// 系统剩余可用资源数量private int[] available;/*** 构造函数* @param n 进程数* @param m 资源数* @param allocation 各进程已占用资源数量* @param need 各进程尚需资源数量* @param available 系统剩余可用资源数量*/public BankerAlgorithm(int n, int m, int[][] allocation, int[][] need, int[] available) {this.n = n;this.m = m;this.allocation = allocation;this.need = need;this.available = available;}/*** 模拟进程请求资源* @param pid 进程ID* @param request 请求的资源数量* @return 是否满足请求*/public boolean requestResources(int pid, int[] request) { // 检查请求是否超过进程所需的资源数量for (int i = 0; i < m; i++) {if (request[i] > need[pid][i]) {return false;}}// 检查请求是否超过系统剩余的资源数量for (int i = 0; i < m; i++) {if (request[i] > available[i]) {return false;}}// 模拟进程占用资源的过程for (int i = 0; i < m; i++) {available[i] -= request[i];allocation[pid][i] += request[i];need[pid][i] -= request[i];}return true;}/*** 模拟进程释放资源* @param pid 进程ID* @param release 释放的资源数量*/public void releaseResources(int pid, int[] release) { // 模拟进程释放资源的过程for (int i = 0; i < m; i++) {available[i] += release[i];allocation[pid][i] -= release[i];need[pid][i] += release[i];}}/*** 判断系统是否安全* @return 是否安全*/public boolean isSafe() {// 初始化工作数组int[] work = new int[m];for (int i = 0; i < m; i++) {work[i] = available[i];}boolean[] finish = new boolean[n]; for (int i = 0; i < n; i++) {finish[i] = false;}// 查找可用的进程int count = 0;while (count < n) {boolean found = false;for (int i = 0; i < n; i++) {if (!finish[i]) {boolean canRun = true;for (int j = 0; j < m; j++) { if (need[i][j] > work[j]) { canRun = false;break;}}if (canRun) {finish[i] = true;found = true;count++;for (int j = 0; j < m; j++) {work[j] += allocation[i][j];}}}}if (!found) {return false;}}return true;}}三、总结银行家算法是一种重要的避免死锁的算法，它可以在系统分配资源时避免出现死锁状态。

死锁产⽣条件以及预防和处理算法 ⼀、死锁的概念 在多道程序系统中，虽可借助于多个进程的并发执⾏，来改善系统的资源利⽤率，提⾼系统的吞吐量，但可能发⽣⼀种危险━━死锁。

所谓死锁(Deadlock),是指多个进程在运⾏中因争夺资源⽽造成的⼀种僵局(Deadly_Embrace),当进程处于这种僵持状态时，若⽆外⼒作⽤，它们都将⽆法再向前推进。

⼀组进程中，每个进程都⽆限等待被该组进程中另⼀进程所占有的资源，因⽽永远⽆法得到的资源，这种现象称为进程死锁，这⼀组进程就称为死锁进程。

⼆、死锁产⽣的原因 产⽣死锁的原因主要是： （1）因为系统资源不⾜。

（2）进程运⾏推进的顺序不合适。

（3）资源分配不当等。

如果系统资源充⾜，进程的资源请求都能够得到满⾜，死锁出现的可能性就很低，否则就会因争夺有限的资源⽽陷⼊死锁。

其次，进程运⾏推进顺序与速度不同，也可能产⽣死锁。

产⽣死锁的四个必要条件： （1）互斥条件：⼀个资源每次只能被⼀个进程使⽤。

（2）请求与保持条件：⼀个进程因请求资源⽽阻塞时，对已获得的资源保持不放。

（3）⾮抢占:进程已获得的资源，在末使⽤完之前，不能强⾏抢占。

（4）循环等待条件:若⼲进程之间形成⼀种头尾相接的循环等待资源关系。

三、死锁处理⽅法： （1）可使⽤协议以预防或者避免死锁，确保系统不会进⼊死锁状态； （2）可允许系统进⼊死锁状态，然后检测他，并加以恢复； （3）可忽视这个问题，认为死锁不可能发⽣在系统内部。

四、死锁预防 1、互斥：对于⾮共享资源，必须要有互斥条件； 2、占有并等待： 为了确保占有并等待条件不会出现在系统中，必须保证：当⼀个进程申请⼀个资源时，它不能占有其他资源。

⼀种可以使⽤的协议是每个进程在执⾏前申请并获得所有资源，可以实现通过要求申请资源的系统调⽤在所有的其他系统调⽤之前执⾏。

3、⾮抢占： 为了确保第三个条件不成⽴，可以使⽤如下协议：如果⼀个进程占有资源并申请另⼀个不能⽴即分配的资源，那么其现已分配资源都可被抢占； 4、循环等待： 为了确保循环等待条件不成⽴，⼀种可⾏的算法是：对所有资源进程排序，且要求每个进程按照递增顺序来申请进程。

计算机操作系统必考题(银行家算法) 银行家算法（ banker's algorithm ）由 Dijkstra于1965提出，关键是将死锁的问题演示为一个银行家贷款的模型，由于能用于银行系统的现金贷款而出名。

一个银行家向一群客户发放信用卡，每个客户有不同的信用额度。

每个客户可以提出信用额度内的任意额度的请求，直到额度用完后再一次性还款。

银行家承诺每个客户最终都能获得自己需要的额度。

所谓“最终”，是说银行家可以先挂起某个额度请求较大的客户的请求，优先满足小额度的请求，等小额度的请求还款后，再处理挂起的请求。

这样，资金能够永远流通。

所以银行家算法其核心是：保证银行家系统的资源数至少不小于一个客户的所需要的资源数。

银行家算法是一种最有代表性的避免死锁的算法。

在避免死锁方法中允许进程动态地申请资源，但银行家算法在系统在进行资源分配之前(并不是真的不分配，这样就没法做了，只不过是试探性分配，不满足的话再恢复)，应先计算此次分配资源的安全性，若分配不会导致系统进入不安全状态，则分配，否则等待。

为实现银行家算法，系统必须设置若干数据结构。

要解释银行家算法，必须先解释操作系统安全状态和不安全状态。

安全序列是指存在一个进程序列{P1，…，Pn}是安全的，不会死锁(至少两个线程占有某资源A，但是都不满足，剩余的资源A分配给谁仍然无法满足)，安全状态如果存在一个由系统中所有进程构成的安全序列P1，…，Pn，则系统处于安全状态，安全状态一定是没有死锁发生；不安全状态不存在一个安全序列，不安全状态不一定导致死锁。

本算法在理论上是出色的，能非常有效地避免死锁，但从某种意义上说，它缺乏实用价值，因为很少有进程能够在运行前就知道其所需资源的最大值，且进程数也不是固定的，往往在不断地变化（如新用户登录或退出），况且原来可用的资源也可能突然间变成不可用（如打印机、磁带机可能被损坏）。

二.算法原理银行家算法的基本思想是分配资源之前，判断系统是否是安全的；若是，才分配。

计算机操作系统实验报告题目利用银行家算法避免死锁一、实验目的：1、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、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。

二、实验内容：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，例如，{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。

三、问题分析与设计：1、算法思路：先对用户提出的请求进行合法性检查，即检查请求是否大于需要的，是否大于可利用的。

若请求合法，则进行预分配，对分配后的状态调用安全性算法进行检查。

若安全，则分配；若不安全，则拒绝申请，恢复到原来的状态，拒绝申请。

2、银行家算法步骤：（1）如果Requesti＜or =Need,则转向步骤(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。

（2）如果Request＜or=Available,则转向步骤（3）；否则，表示系统中尚无足够的资源，进程必须等待。

（3）系统试探把要求的资源分配给进程Pi,并修改下面数据结构中的数值：Available=Available-Request[i];Allocation=Allocation+Request;Need=Need-Request;(4)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。

3、安全性算法步骤：（1）设置两个向量①工作向量Work。

它表示系统可提供进程继续运行所需要的各类资源数目，执行安全算法开始时，Work=Allocation;②布尔向量Finish。

它表示系统是否有足够的资源分配给进程，使之运行完成，开始时先做Finish[i]=false，当有足够资源分配给进程时，令Finish[i]=true。

预防死锁的三种方法
第一种方法是通过破坏死锁产生的四个必要条件之一来预防死锁。

死锁产生的四个必要条件是互斥条件、请求与保持条件、不剥夺条件和循环等待条件。

破坏其中任何一个条件都可以预防死锁。

比如，我们可以通过实现资源的共享来破坏不剥夺条件，或者通过资源的有序分配来破坏循环等待条件。

这种方法的优点是简单易行，但是需要对系统进行全面的改造，成本较高。

第二种方法是使用银行家算法来预防死锁。

银行家算法是由艾兹格·迪杰斯特拉于1965年提出的一种死锁避免算法。

它通过动态地分配资源，根据系统的当前状态来判断是否能满足进程的资源请求，从而避免死锁的发生。

银行家算法的优点是能够有效地避免死锁，并且不需要对系统进行大规模的改造。

但是它需要提前知道每个进程的最大资源需求，这在实际应用中可能会存在一定的困难。

第三种方法是使用超时机制来预防死锁。

超时机制是指当进程在一定时间内无法获得所需的资源时，就放弃对资源的请求，并释放已经获得的资源，从而避免死锁的发生。

这种方法的优点是简单易行，而且不需要对系统进行大规模的改造。

但是它可能会导致资源的浪费，因此需要合理地设置超时时间。

综上所述，预防死锁是非常重要的。

我们可以通过破坏死锁产生的必要条件、使用银行家算法或者使用超时机制来预防死锁的发生。

不同的方法适用于不同的场景，我们可以根据实际情况选择合适的方法来预防死锁的发生，从而保证系统的稳定运行。

希望本文对您有所帮助。

淮海工学院计算机工程学院实验报告书课程名：《操作系统原理》题目：银行家算法班级： D学号：姓名：一、实验目的银行家算法是操作系统中避免死锁的典型算法，本实验可以加深对银行家算法的步骤和相关数据结构用法的更好理解。

实验环境Turbo C 2.0/3.0或VC++6.0实验学时4学时，必做实验。

二、实验内容用C语言编写一个简单的银行家算法模拟程序，用银行家算法实现资源分配。

程序能模拟多个进程共享多种资源的情形。

进程可动态地申请资源，系统按各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数量以及为某进程分配资源后的有关资源数据的情况。

三、实验说明实验中进程的数量、资源的种类以及每种资源的总量Total[j]最好允许动态指定。

初始时每个进程运行过程中的最大资源需求量Max[i,j]和系统已分配给该进程的资源量Allocation[i,j]均为已知（这些数值可以在程序运行时动态输入），而算法中其他数据结构的值（包括Need[i,j]、Available[j]）则需要由程序根据已知量的值计算产生。

四、实验步骤1、理解本实验中关于两种调度算法的说明。

2、根据调度算法的说明，画出相应的程序流程图。

3、按照程序流程图，用C语言编程并实现。

五、分析与思考1．要找出某一状态下所有可能的安全序列，程序该如何实现？要找出这个状态下的所有可能的安全序列，前提是要是使这个系统先处于安全状态，而系统的状态可通过以下来描述：进程剩余申请数=最大申请数-占有数；可分配资源数=总数-占有数之和；通过这个描述来算出系统是否安全，从而找出所有的安全序列。

2．银行家算法的局限性有哪些？银行家算法是一种最有代表性的避免死锁的算法。

银行家算法即把操作系统看作是银行家，操作系统管理的资源相当于银行家管理的资金，进程向操作系统请求分配资源相当于用户向银行家贷款。

操作系统按照银行家制定的规则为进程分配资源，当进程首次申请资源时，要测试该进程对资源的最大需求量，如果系统现存的资源可以满足它的最大需求量则按当前的申请量分配资源，否则就推迟分配。

实验二银行家算法一、目的：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，有效地防止和避免死锁的发生。

二、内容：银行家算法是避免死锁的一种重要方法，本实验要求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。

三、编程思想：首先分析银行家算法的数据结构，分析可利用资源向量Available、最大需求矩阵Max、分配矩阵Allocation、需求矩阵Need 、进程申请资源的关系，由所学知识可知；Need[i，j]=Max[I,j]-Allocation[i,j];当进程申请资源的时候；a)Requesti>Need[i]。

这种情况表示该进程的资源需求已超过系统所宣布的最大值，出错。

b)Requesti=Need[i]。

这种情况表示该进程现在对他所需的全部资源一次申请完成。

c)Requesti〉Need[i]。

这种情况表示该进程现在对它所需资源再进行部分的申请，剩余的资源以后再次申请。

当进程pi发出资源请求后；a)如果Requesti<=Need[i],转向步骤b，否则显示为出错，因为所需的资源数超过事先要求的最大值。

b)Requesti <=Available，便转向步骤三，否则则表示尚无足够资源，pi需等待。

c)假如系统将资源分配给pi则：Available=Available-RequestiAllocation[i]=Allocation[i]+RequestiNeed[i]=Need[i]-Request安全性算法检查(1)设置向量：工作向量Work，它表示系统可提供给进程继续运行所需的各类资源数目，在执行安全性算法开始时，Work[]= Available[]。

Finish[]，它表示系统是否有足够的资源分配给每个进程，使之运行完成。

开始时先做Finish[i]=0；当有足够的资源分配给进程时，再令Finish[i]=1。

1 课题二: 系统动态分配资源模拟 1．设计目的 银行家算法是避免死锁的一种重要算法.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思索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. 2. 任务及要求

编程序模拟银行家算法,要求能体现算法的全过程 3. 算法及数据结构

3.1算法的总体思想 银行家算法 设Requesti是进程Pi的请求向量,如果Requesti[j]=K,表示进程Pi需要K个Pj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Requesti[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出它所宣布的最大值. 如果Requesti[j]<=Available[i,j], 便转向步骤3;否则,表示尚无足够资源, Pi须等待. 系统试探着把资源分配给进程Pi,并修改下面数据结构中的数值: Available[j]:= Available[j]- Requesti[j]; Allocation[i,j]:= Allocation[i,j]+ Requesti[j] Need[i,j]:=Need[i,j]-Requesti[j]; 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.若安全,才正式将资源分配给进程Pi,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,让进程Pi等待. 安全性算法 系统所执行的安全性算法可描述如下: 设置两个向量: 1 工作向量Work:它表示系统可提供给进程继续运行所需的各类资源数目,它含有m个元素,在执行安全算法开始时, Work:=Available; 2 Finish:它表示系统是否有足够的资源分配给进程,使之运行完成. 2

开始时先做Finish[i]:=false;当有足够资源分配给进程时,再令Finish[i]:=true. 从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程: 1 Finish[i]:=false; 2 Need[i,j]<= Work[j]; 若找到,执行步骤3,否则,执行步骤4. 当进程Pi获得资源后,可顺利执行,直至完成,并释放出分配给它的资源,故应执行: Work[j]:= Work[j]+ Allocation[i,j]; Finish[i]:=true;go to step2; 如果所有进程的Finish[i]:=true都满足,则表示系统处于安全状态;否则,系统处于不安全状态.

银行家算法（Banker's Algorithm）是一种资源分配和避免死锁的算法，用于管理操作系统中多个进程对有限资源的请求。

它最初由艾德加·戴杰克斯特拉（Edsger Dijkstra）在1973年提出。

银行家算法基于银行家与客户之间的关系进行模拟。

在这个模型中，系统被视为一个银行，进程被视为客户，资源被视为银行的资产。

每个进程在开始时会向系统声明它所需的最大资源数量。

银行家算法通过以下方式来避免死锁和分配资源：
分配前的安全性检查：在为进程分配资源之前，银行家算法会进行安全性检查，以确保分配不会导致系统陷入死锁状态。

它会检查系统是否有足够的可用资源以满足进程的需求。

资源分配：只有当分配资源不会导致系统进入不安全状态时，银行家算法才会为进程分配资源。

它会根据进程所声明的最大资源需求、当前已分配的资源以及系统中可用的资源来进行合理的分配。

进程释放资源：当进程完成其任务时，银行家算法会要求进程释放已分配的资源，以便重新分配给其他进程。

银行家算法的目标是确保资源分配的安全性和避免系统陷入死锁状态。

通过预先评估资源的分配情况，它可以防止进程因争夺资源而发生死锁，并确保系统的稳定运行。

需要注意的是，银行家算法的实现需要系统跟踪和管理资源的状态，以及对进程的资源请求进行监控和控制。

它是一种重要的资源管理工具，广泛应用于操作系统和并发编程领域，以确保系统的可靠性和稳定性。

银⾏家算法（安全序列）银⾏家算法银⾏家算法（Banker's Algorithm）是⼀个避免死锁（Deadlock）的著名算法，是由艾兹格·迪杰斯特拉在1965年为T.H.E系统设计的⼀种避免死锁产⽣的算法。

它以银⾏借贷系统的分配策略为基础，判断并保证系统的安全运⾏。

安全状态如果存在⼀个由系统中所有进程构成的安全序列P1，…，Pn，则系统处于安全状态。

安全状态⼀定是没有死锁发⽣。

不安全状态不存在⼀个安全序列。

不安全状态不⼀定导致死锁。

数据结构1）可利⽤资源向量Available是个含有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。

如果Available[j]=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。

3）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每⼀进程的资源数。

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。

4）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。

Need[i,j]=Max[i,j]-Allocation[i,j]算法原理我们可以把操作系统看作是银⾏家，操作系统管理的资源相当于银⾏家管理的资⾦，进程向操作系统请求分配资源相当于⽤户向银⾏家贷款。

为保证资⾦的安全，银⾏家规定：(1) 当⼀个顾客对资⾦的最⼤需求量不超过银⾏家现有的资⾦时就可接纳该顾客；(2) 顾客可以分期贷款，但贷款的总数不能超过最⼤需求量；(3) 当银⾏家现有的资⾦不能满⾜顾客尚需的贷款数额时，对顾客的贷款可推迟⽀付，但总能使顾客在有限的时间⾥得到贷款；(4) 当顾客得到所需的全部资⾦后，⼀定能在有限的时间⾥归还所有的资⾦.操作系统按照银⾏家制定的规则为进程分配资源，当进程⾸次申请资源时，要测试该进程对资源的最⼤需求量，如果系统现存的资源可以满⾜它的最⼤需求量则按当前的申请量分配资源，否则就推迟分配。

计算机操作系统中的死锁问题一、什么是死锁在计算机操作系统中，死锁是指两个或者多个进程无限期地等待对方所持有的资源，导致程序无法继续执行的情况。

这种情况下，系统处于一种死循环状态，无法恢复正常运行。

死锁问题是并行计算领域中的一个经典问题，是计算机科学中的一个重要主题。

二、死锁的产生原因死锁的产生原因一般有以下几种：1.资源互斥：当若干个进程都需要独占某些共享资源时，这些资源就会变成互斥资源，每次只有一个进程可以访问它们。

2.资源不足：如果系统中的资源已全部被使用，新的进程需要等待其他进程释放资源后才能使用，就可能引发死锁问题。

3.进程等待：当一个进程等待某个被其他进程占用的资源时，如果该进程占用的资源又被其他进程占用，就可能引发进程之间的等待关系。

4.循环等待：多个进程之间形成了循环等待的状态，这是产生死锁的必要条件。

三、死锁的检测和解决方法为了避免死锁的发生，需要采取一些措施来检测和解决死锁问题。

1.死锁的检测方法死锁的检测一般有两种方法：(1) 死锁预防：在程序设计时，预测死锁的发生，采取一些措施避免死锁的发生。

(2) 死锁检测：在程序运行时，通过算法检测死锁的发生，尝试解除死锁状态。

2.死锁的解决方法在死锁出现后，需要尽快解决死锁问题。

以下是解决死锁问题的方法：(1)死锁预防：在程序设计时，预测死锁的发生，采取一些措施避免死锁的发生。

(2)死锁避免：通过对资源的分配进行限制，预防死锁的发生。

(3)死锁解除：当系统检测到死锁时，采用解除死锁的方法，尽快恢复系统状态。

(4)死锁忽略：当死锁发生概率非常小，或者解决死锁会带来更大的开销时，可以选择忽略死锁。

四、案例分析以银行家算法为例，通过控制资源的分配来避免死锁。

银行家算法是一种死锁避免算法，其基本思想是：当进程请求资源时，需要让系统判断是否会发生死锁。

如果发现资源分配会导致死锁，就不分配资源，等到后续请求时再分配。

这样，银行家算法可以有效避免死锁的发生。