操作系统 | 实验三 进程死锁

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文章目录

• 一、实验目的
• 二、实验内容
• 三、实验步骤
• • 3.1 变量以及描述
  • 3.2 函数以及功能
• 四、实验代码
• 五、实验结果
• 六、实验体会总结

一、实验目的

1. 理解银行家算法。
2. 掌握进程安全性检查的方法及资源分配的方法。

二、实验内容

编制模拟银行家算法的程序，并以下面给出的例子验证所编写的程序的正确性。
某系统有A、B、C、D4类资源共5个进程（PO、P1、P2、P3、P4）共享，各进程对资源的需求和分配情况如下表所示。各进程对资源的需求和分配情况表：

现在系统中A、B、C、D4类资源分别还剩1、5、2、0个，请按银行家算法回答下列问题：

• 在系统是否处于安全状态？
• 如果现在进程Pl提出需要（0、4、2、0）个资源的请求，系统能否满足它的请求？

三、实验步骤

3.1 变量以及描述

变量 描述
int available[100]; 可利用资源数组
int max[50][100]; 最大需求矩阵
int allocation[50][100]; 分配矩阵
int need[50][100]; 还需资源矩阵
int request[50][100]; 申请资源数量
int finish[50]; 完成
int p[50]; 进程
int m = 0; m个进程
int n = 0; n个资源

3.2 函数以及功能

函数名称 功能描述
int IsSafe() 判断是否是安全状态
int main() Main函数
Void DisplayInfo() 展示信息

四、实验代码

#include<stdio.h>

#define SYSINFO "银行家算法演示系统" // 系统信息 
#define AUTHOR "Yrani - 依然" //作者 

int available[100];//可利用资源数组
int max[50][100];//最大需求矩阵
int allocation[50][100];//分配矩阵
int need[50][100];//需求矩阵
int request[50][100]; //请求矩阵
int finish[50]; //完成
int p[50];//进程
int m = 0;//m个进程
int n = 0;//n个资源

/**
* 	@Author: Yrani - 依然
* 	@Date: 2022-04-18 20:00:17
* 	@LastEditTime: 2022-04-20 20:55:00
* 	@keywords: 银行家算法、安全态
**/

//判断是否是安全状态
int IsSafe()
{
	int i = 0, j = 0, l = 0;
	int Work[100];//可利用资源数组
	for(i = 0; i < n; i++)
	{
		Work[i] = available[i];
	}

	for(i = 0; i < m; i++)
	{
		finish[i] = 0;
	}

	for(i =0; i < m; i++)
	{
		if(finish[i] == 1)
		{
			continue;
		}
		else
		{
			for(j = 0; j < n; j++)
			{
				if(need[i][j] > Work[j])
				{
					break;
				}
			}
			if(j == n)
			{
				finish[i] = 1;
				for(int k = 0; k < n; k++)
					Work[k] += allocation[i][k];
				p[l++] = i;
				i = -1;
			}
			else
			{
				continue;
			}
		}
		if(l == m)
		{
			printf("系统是安全的\n");
			printf("安全序列是：\n");
			for(i = 0; i < l; i++)
			{
				printf("%d",p[i]);
				if(i != l-1)
					printf("-->");
			}
			printf("\n");
			return 1;
		}
	}
}


//展示信息
void DisplayInfo()
{
	//显示调度算法菜单，可供用户选择优先权调度算法和时间片轮转调度算法
	printf("★★★★★★★★★★★★★★★★★\n");
	printf("★☆☆☆%s☆☆☆★\n",SYSINFO);
	printf("☆☆☆☆ @Author:%s ☆☆☆☆★\n",AUTHOR);
	printf("★★★★★★★★★★★★★★★★★\n");
}

//main函数、银行家算法
int main()
{
	DisplayInfo();
	 
	int i = 0, j = 0, mi = 0;
	printf("输入进程的数目：\n");
	scanf("%d", &m);
	printf("输入资源的种类：\n");
	scanf("%d", &n);
	printf("输入每个进程最多所需的各资源数，按照%dx%d矩阵输入\n",m,n);

	for(i = 0; i < m; i++)
	{
		for(j = 0; j < n; j++)
		{
			scanf("%d", &max[i][j]);
		}
	}

	printf("您输入的每个进程最多所需的各资源数如下：\n") ;
	for (int i = 0; i < m; i ++ )
	{
		for(j = 0; j < n; j++)
		{
			printf("%d ", max[i][j]);
		}
		puts("");
	}

	printf("输入每个进程已分配的各资源数，也按照%dx%d矩阵输入\n",m ,n);

	for(i = 0; i < m; i++)
	{
		for(j = 0; j < n; j++)
		{
			scanf("%d", &allocation[i][j]);
			need[i][j] = max[i][j] - allocation[i][j];
			if(need[i][j] < 0)
			{
				printf("你输入的第%d个进程所拥有的第%d个资源数错误,请重新输入：\n", i + 1, j + 1);
				j--;
				continue;
			}
		}
	}

	printf("您输入的每个进程已分配的各资源如下：\n") ;
	for (int i = 0; i < m; i ++ )
	{
		for(j = 0; j < n; j++)
		{
			printf("%d ", allocation[i][j]);
		}
		puts("");
	}

	printf("根据计算need矩阵如下：\n") ;
	for (int i = 0; i < m; i ++ )
	{
		for(j = 0; j < n; j++)
		{
			printf("%d ", need[i][j]);
		}
		puts("");
	}

	printf("请输入各个资源现有的数目：\n");
	for(i = 0; i < n; i++)
	{
		scanf("\n%d", &available[i]);
	}

	IsSafe();
	while(1)
	{

		printf("输入要申请资源的进程号(注：第1个进程号为0，以此类推)\n");
		scanf("\n%d", &mi);
		printf("输入进程所请求的各资源的数量\n");
		for(i = 0; i < n; i++)
		{
			scanf("\n%d", &request[mi][i]);
		}

		for(i = 0; i < n; i++)
		{
			if(request[mi][i] > need[mi][i])
			{
				printf("你输入的请求数超过进程的需求量!\n");
				return 0;
			}
			if(request[mi][i] > available[i])
			{
				printf("你输入的请求数超过系统有的资源数！\n");
				return 0;
			}
		}

		for(i = 0; i < n; i++)
		{
			available[i] -= request[mi][i];
			allocation[mi][i] += request[mi][i];
			need[mi][i] -= request[mi][i];
		}

		if(IsSafe()==1)
		{
			printf("同意分配请求！\n");
			return 0;
		}
		else
		{
			printf("你的请求被拒绝\n");
			for(i = 0; i < n; i++)
			{
				available[i] += request[mi][i];
				allocation[mi][i] -= request[mi][i];
				need[mi][i] += request[mi][i];
			}

			for(i = 0; i < m; i++)
			{
				finish[i] = 0;
			}

			char YesOrNo;
			printf("你还想再次请求分配吗？是请按y／Y，否按n／N，再确定 \n");
			while(1)
			{
				scanf("\n%c", &YesOrNo);
				if(YesOrNo == 'y' || YesOrNo == 'Y' || YesOrNo == 'n' || YesOrNo == 'N') //输入 
				{
					break;
				}
				else
				{
					printf("请按要求输入！\n");
					continue;
				}
			}

			if(YesOrNo == 'y'|| YesOrNo == 'Y')
			{
				continue;
			}
			else break;
		}
	}

	return 0;
}

五、实验结果

算法演示
输入进程数5，资源种类4以及最大需求矩阵

输入已分配矩阵

再输入各个资源现有的数目并计算出安全序列

输入请求资源的进程号

输入请求的资源

输入错误的单词

输入y然后输入申请的进程和资源数

六、实验体会总结

体会：

• 此次实验是银行家算法的代码实现，使用的是c语言去实现该算法，模拟银行家算法的流程。
• 相较于前两次实验，此次实验代码较短较为简单，调试修改起来很快，但是调试的过程中也遇到了不少的坑点，需要自己仔细推敲，才能理解其中的原理与逻辑。
• 该实验中没有用到结构体也没有用到指针，数组用的是最多的，可以看出数组的作用非常之大，需要巧妙利用。

总结：

• 银行家算法是一个避免死锁的著名算法，简单来解释银行家算法就是当一个进程申请使用资源的时候，银行家算法通过先试探分配给该进程资源，然后通过安全性算法判断分配后的系统是否处于安全状态，若不安全则试探分配作废，让该进程继续等待。
• 对于知识的学习，知道自己还有很多的不足，所以需要多加努力，多多反省，多多总结。

本文标签： 死锁 进程 操作系统