1、操作系統第七次實驗張焓1. 實驗名稱：項目：銀行家算法實現2. 實驗目的：初始化由用戶輸入數據，分別對可利用資源向量矩陣AVAILABLE、最大需求矩陣MAX、分配矩陣ALLOCATION、需求矩陣NEED賦值。銀行家算法銀行家算法在避免死鎖的方法中，所施加的限制條件較弱，有可能獲得令人滿意的系統性能。在該方法中把系統的狀態分為安全狀態和不安全狀態，只要能使系統始終都處于安全狀態，便可以避免發生死鎖。銀行家算法的基本思想是分配資源之前，判斷系統是否是安全的；若是，才分配。它是最具有代表性的避免死鎖的算法。設進程cusneed提出請求REQUEST i，則銀行家算法按如下規則進行判斷。(1)如果

2、REQUEST cusneed i<= NEEDcusneedi，則轉（2)；否則，出錯。(2)如果REQUEST cusneed i<= AVAILABLEi，則轉（3)；否則，等待。(3)系統試探分配資源，修改相關數據：AVAILABLEi-=REQUESTcusneedi;ALLOCATIONcusneedi+=REQUESTcusneedi;NEEDcusneedi-=REQUESTcusneedi;(4)系統執行安全性檢查，如安全，則分配成立；否則試探險性分配作廢，系統恢復原狀，進程等待。銀行家算法安全性檢查算法(1)設置兩個工作向量Work=AVAILABLE;FINI

3、SH(2)從進程集合中找到一個滿足下述條件的進程，FINISH=false;NEED<=Work;如找到，執行（3)；否則，執行（4)(3)設進程獲得資源，可順利執行，直至完成，從而釋放資源。Work=Work+ALLOCATION;Finish=true;GOTO 2(4)如所有的進程Finish= true，則表示安全；否則系統不安全。3. 實驗方法(1) 首先編寫客戶進程：包含需要用到的頭文件，聲明一些數據結構為全局變量用于紀錄系統（資源或進程）的當前狀態：#include<iostream>#include<string.h> #include<st

4、dio.h> using namespace std;#define False 0 #define True 1 int Max100100 = 0 ;/各進程所需各類資源的最大需求int Avaliable100 = 0 ;/系統可用資源char name100 = 0 ;/資源的名稱int Allocation100100 = 0 ;/系統已分配資源int Need100100 = 0 ;/還需要資源int Request100 = 0 ;/請求資源向量int temp100 = 0 ;/存放安全序列int Work100 = 0 ;/存放系統可提供資源int M = 100;/作

5、業的最大數為100int N = 100;/資源的最大數為100 (2) 定義showdata()函數用于記錄當前系統狀態的數據結構的內容：void showdata()/顯示資源矩陣int i, j;cout << "系統目前可用的資源Avaliable:" << endl;for (i = 0; i < N; i+)cout << namei << " "cout << endl;for (j = 0; j < N; j+)cout << Avaliablej <

6、;< " "/輸出分配資源cout << endl;cout << "tMaxtAllocationtNeed" << endl;cout << "進程名: "for (j = 0; j < 3; j+) for (i = 0; i < N; i+)cout << namei << " " cout << "t"cout << endl;for (i = 0; i < M; i

7、+) cout << " "cout << " " << i << " "for (j = 0; j < N; j+)cout << Maxij << " "cout << "t"for (j = 0; j < N; j+)cout << Allocationij << " "cout << "t"for (j = 0; j

8、< N; j+)cout << Needij << " "cout << endl;(3) 定義函數changdata(int)，進行資源分配后的狀態更新，用于資源申請函數中資源申請成功后的狀態更新。其中，函數參數i為進程編號：int changdata(int i)/進行資源分配 int j;for (j = 0; j<M; j+)Avaliablej = Avaliablej - Requestj;Allocationij = Allocationij + Requestj;Needij = Needij - Reques

9、tj;return 1;(4) 安全性檢測函數，用于判斷當前計算機系統是否處于安全狀態，并輸出進程根據銀行家算法得出的運行順序：int safe()/安全性算法 int i, k = 0, m, apply, Finish100 = 0 ;int j;int flag = 0;Work0 = Avaliable0;Work1 = Avaliable1;Work2 = Avaliable2;for (i = 0; i<M; i+)apply = 0;for (j = 0; j < N; j+)if (Finishi = False&&Needij <= Work

10、j)apply+;if (apply = N)for (m = 0; m < N; m+)Workm = Workm + Allocationim;/變分配數Finishi = True;tempk = i;i = -1;k+;flag+;for (i = 0; i<M; i+)if (Finishi = False)cout << "系統不安全" << endl;/不成功系統不安全return - 1;cout << "系統是安全的!" << endl;/如果安全，輸出成功cout <&

11、lt; "分配的序列:"for (i = 0; i<M; i+)/輸出運行進程數組cout << tempi;if (i<M - 1) cout << "->"cout << endl;return 0;(5) 定義資源申請函數，用于錄入下一時刻哪個進程對計算機系統申請哪些資源，并且會對該申請進行判斷；如果當前可用資源足以滿足申請（不大于當前可用資源，不大于目前所需要的資源），則給予，如不能滿足，則不分配并提醒用戶，并在滿足進程申請的情況下進行安全性判定：void share()/可用此函數詢問需要為

12、某進程分配哪些資源，并利用銀行家算法對申請資源的可行性對進行判定char ch;int i = 0, j = 0;ch = 'y'cout << "請輸入要求分配的資源進程號(0 - " << M - 1 << ") :"cin >> i;/輸入須申請的資源號cout << "請輸入進程" << i << "申請的資源:" << endl;for (j = 0; j<N; j+)cout <&

13、lt; namej << ":"cin >> Requestj;/輸入需要申請的資源for (j = 0; j<N; j+)if (Requestj>Needij)/判斷申請是否大于需求，若大于則出錯cout << "進程" << i << "申請的資源大于它需要的資源"cout << "分配不合理，不予分配！" << endl;ch = 'n'break;elseif (Requestj>Aval

14、iablej)/判斷申請是否大于當前資源，若大于則/出錯cout << "進程" << i << "申請的資源大于系統現在可利用的資源"cout << "分配出錯，不予分配!" << endl;ch = 'n'break;if (ch = 'y')changdata(i);/根據進程需求量變換資源showdata();/根據進程需求量顯示變換后的資源safe();/根據進程需求量進行銀行家算法判斷(6) 資源增加函數，為計算機系統增加新的種類資

15、源，并指定其數量，并展示系統狀態、進行安全性檢測：void addresources()/添加資源int n, flag;cout << "請輸入需要添加資源種類的數量:"cin >> n;flag = N;N = N + n;for (int i = 0; i<n; i+)cout << "名稱:"cin >> nameflag;cout << "數量:"cin >> Avaliableflag+;showdata();safe();(7) 資源刪除函數，

16、為計算機系統刪除某種種類資源，并展示系統狀態、進行安全性檢測：void delresources() /刪除資源char ming;int i, flag = 1;cout << "請輸入需要刪除的資源名稱："do cin >> ming;for (i = 0; i<N; i+)if (ming = namei)flag = 0;break;if (i = N)cout << "該資源名稱不存在，請重新輸入：" while (flag);for (int j = i; j<N - 1; j+)namej =

17、 namej + 1;Avaliablej = Avaliablej + 1;N = N - 1;showdata();safe();(8) 資源修改函數，為計算機系統修改所有資源的數量，并展示系統狀態、進行安全性檢測：void changeresources() /修改資源函數cout << " 系統目前可用的資源Avaliable:" << endl;for (int i = 0; i<N; i+)cout << namei << ":" << Avaliablei <<

18、endl;cout << "輸入系統可用資源Avaliable:" << endl;for (int i = 0; i < N; i+)cin >> Avaliablei;cout << "經修改后的系統可用資源為" << endl;for (int k = 0; k<N; k+)cout << namek << ":" << Avaliablek << endl;showdata();safe();(9) 作業增加

19、函數，為計算機系統增加作業進程，并指定其最大需求量，并展示系統狀態、進行安全性檢測：void addprocess() /添加作業int flag = M;M = M + 1;cout << "請輸入該作業的最打需求量Max" << endl;for (int i = 0; i<N; i+)cout << namei << ":"cin >> Maxflagi;Needflagi = Maxflagi - Allocationflagi;showdata();safe();(10) 主函數

20、，首先，將資源名稱、數量，進程的最大需求量、當前占用量進行定義：int main()int i, j, number, choice, m, n, flag;char ming;cout << "*資源管理系統的設計與實現*" << endl;cout << "請首先輸入系統可供資源種類的數量:"cin >> n;N = n;for (i = 0; i<n; i+)cout << "資源" << i + 1 << "的名稱:"

21、cin >> ming;namei = ming;cout << "資源的數量:"cin >> number;if (number < 0 | number>100)cout << "錯誤輸入，請輸入0-100內的常數n"Avaliablei = number;cout << endl;cout << "請輸入作業的數量:"cin >> m;M = m;cout << "請輸入各進程的最大需求量(" <

22、< m << "*" << n << "矩陣)Max:" << endl;for (i = 0; i<m; i+)for (j = 0; j<n; j+)cin >> Maxij;do flag = 0;cout << "請輸入各進程已經申請的資源量(" << m << "*" << n << "矩陣)Allocation:" << endl;fo

23、r (i = 0; i<m; i+)for (j = 0; j<n; j+)cin >> Allocationij;if (Allocationij>Maxij)flag = 1;Needij = Maxij - Allocationij;if (flag)cout << "錯誤：申請的資源大于最大需求量，請重新輸入!n" while (flag);(11) 隨后更新可用資源量，并展示系統狀態、進行安全性檢測：for (i = 0; i < n; i+)for (j = 0; j < m; j+)Avaliablei =

24、 Avaliablei - Allocationji;if (Avaliablei < 0)cout << "錯誤：申請的資源大于系統資源總量!n"exit(EXIT_FAILURE);showdata();/顯示各種資源safe();/用銀行家算法判定系統是否安全(12) 進入功能選擇菜單，并可按照提示進一步執行其他操作：choice = 1;while (choice)cout << "*銀行家算法演示*" << endl;cout << "1:增加資源" << e

25、ndl;cout << "2:刪除資源" << endl;cout << "3:修改資源" << endl;cout << "4:分配資源" << endl;cout << "5:增加作業" << endl;cout << "0:離開" << endl;cout << "*" << endl;cout << "請選擇功能號："