银行家算法 python实现银行家算法实验

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棉花糖 2024-01-25 20:48:22

文章标签 银行家算法 python实现操作系统资源分配银行家算法避免死锁 文章分类 Python 后端开发

银行家算法
一、实验目的
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，有效的防止和避免死锁的发生。
二、实验原理
银行家算法中的数据结构
(1)可利用资源向量Available：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。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：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：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：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］
算法描述：
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：
(1)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过它所宣布的最大值。
(2)如果Requesti［j］≤Available［j］，便转向步骤(3)；否则，表示尚无足够资源，Pi须等待。
(3)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］;
(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。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。
安全性检查 :
(1)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。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。
(2)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)。(3)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［i］+Allocation［i,j］;
Finish［i］∶=true;
go to step 2;
(4)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。
三、实验操作方法和步骤
本实验要求通过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，并采用适当的算法，有效地防止和避免死锁地发生。具体要求如下：
（1）模拟一个银行家算法，判断是否处于安全状态；
（2）初始化时让系统拥有一定的资源；
（3）用键盘输入的方式申请资源；
（4）如果预分配后，系统处于安全状态，则修改系统的资源分配情况，判断其安全序列；
（5）如果预分配后，系统处于不安全状态，则提示不能满足请求；
设计的主要内容是模拟实现动态资源分配，观察死锁产生的条件，并使用适当的算法，有效的防止和避免死锁的发生。