銀行家演算法安全性演算法

『壹』 銀行家演算法的演算法實現

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於安全狀態，便可以避免發生死鎖。
銀行家演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演算法。
設進程cusneed提出請求REQUEST [i]，則銀行家演算法按如下規則進行判斷。
(1)如果REQUEST [cusneed] [i]<= NEED[cusneed][i]，則轉（2)；否則，出錯。
(2)如果REQUEST [cusneed] [i]<= AVAILABLE[i]，則轉（3)；否則，等待。
(3)系統試探分配資源，修改相關數據：
AVAILABLE[i]-=REQUEST[cusneed][i];
ALLOCATION[cusneed][i]+=REQUEST[cusneed][i];
NEED[cusneed][i]-=REQUEST[cusneed][i];
(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。 （1)設置兩個工作向量Work=AVAILABLE;FINISH
(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。
銀行家演算法流程圖
演算法（c語言實現） #include<STRING.H>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<CONIO.H>/*用到了getch()*/#defineM5/*進程數*/#defineN3/*資源數*/#defineFALSE0#defineTRUE1/*M個進程對N類資源最大資源需求量*/intMAX[M][N]={{7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3}};/*系統可用資源數*/intAVAILABLE[N]={10,5,7};/*M個進程已分配到的N類數量*/intALLOCATION[M][N]={{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0}};/*M個進程已經得到N類資源的資源量*/intNEED[M][N]={{7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3}};/*M個進程還需要N類資源的資源量*/intRequest[N]={0,0,0};voidmain(){inti=0,j=0;charflag;voidshowdata();voidchangdata(int);voidrstordata(int);intchkerr();showdata();enter:{printf(請輸入需申請資源的進程號（從0到);printf(%d,M-1);printf(）:);scanf(%d,&i);}if(i<0||i>=M){printf(輸入的進程號不存在，重新輸入! );gotoenter;}err:{printf(請輸入進程);printf(%d,i);printf(申請的資源數 );printf(類別:ABC );printf();for(j=0;j<N;j++){scanf(%d,&Request[j]);if(Request[j]>NEED[i][j]){printf(%d,i);printf(號進程);printf(申請的資源數>進程);printf(%d,i);printf(還需要);printf(%d,j);printf(類資源的資源量!申請不合理，出錯!請重新選擇! );gotoerr;}else{if(Request[j]>AVAILABLE[j]){printf(進程);printf(%d,i);printf(申請的資源數大於系統可用);printf(%d,j);printf(類資源的資源量!申請不合理，出錯!請重新選擇! );gotoerr;}}}}changdata(i);if(chkerr()){rstordata(i);showdata();}elseshowdata();printf( );printf(按'y'或'Y'鍵繼續,否則退出 );flag=getch();if(flag=='y'||flag=='Y'){gotoenter;}else{exit(0);}}/*顯示數組*/voidshowdata(){inti,j;printf(系統可用資源向量: );printf(***Available*** );printf(資源類別:ABC );printf(資源數目:);for(j=0;j<N;j++){printf(%d,AVAILABLE[j]);}printf( );printf( );printf(各進程還需要的資源量: );printf(******Need****** );printf(資源類別:ABC );for(i=0;i<M;i++){printf();printf(%d,i);printf(號進程:);for(j=0;j<N;j++){printf(%d,NEED[i][j]);}printf( );}printf( );printf(各進程已經得到的資源量: );printf(***Allocation*** );printf(資源類別:ABC );for(i=0;i<M;i++){printf();printf(%d,i);printf(號進程:);/*printf(: );*/for(j=0;j<N;j++){printf(%d,ALLOCATION[i][j]);}printf( );}printf( );}/*系統對進程請求響應，資源向量改變*/voidchangdata(intk){intj;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];}}/*資源向量改變*/voidrstordata(intk){intj;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];}}/*安全性檢查函數*/intchkerr()//在假定分配資源的情況下檢查系統的安全性{intWORK[N],FINISH[M],temp[M];//temp[]用來記錄進程安全執行的順序inti,j,m,k=0,count;for(i=0;i<M;i++)FINISH[i]=FALSE;for(j=0;j<N;j++)WORK[j]=AVAILABLE[j];//把可利用資源數賦給WORK[]for(i=0;i<M;i++){count=0;for(j=0;j<N;j++)if(FINISH[i]==FALSE&&NEED[i][j]<=WORK[j])count++;if(count==N)//當進程各類資源都滿足NEED<=WORK時{for(m=0;m<N;m++)WORK[m]=WORK[m]+ALLOCATION[i][m];FINISH[i]=TRUE;temp[k]=i;//記錄下滿足條件的進程k++;i=-1;}}for(i=0;i<M;i++)if(FINISH[i]==FALSE){printf(系統不安全!!!本次資源申請不成功!!! );return1;}printf( );printf(經安全性檢查，系統安全，本次分配成功。 );printf( );printf(本次安全序列：);for(i=0;i<M;i++)//列印安全系統的進程調用順序{printf(進程);printf(%d,temp[i]);if(i<M-1)printf(->);}printf( );return0;}

『貳』 銀行家演算法

簡介
銀行家演算法是一種最有代表性的避免死鎖的演算法。在避免死鎖方法中允許進程動態地申請資源，但系銀行家演算法統在進行資源分配之前，應先計算此次分配資源的安全性，若分配不會導致系統進入不安全狀態，則分配，否則等待。為實現銀行家演算法，系統必須設置若干數據結構。 要解釋銀行家演算法，必須先解釋操作系統安全狀態和不安全狀態。 安全序列是指一個進程序列{P1，…，Pn}是安全的，如果對於每一個進程Pi(1≤i≤n），它以後尚需要的資源量不超過系統當前剩餘資源量與所有進程Pj (j < i )當前佔有資源量之和。
安全狀態
如果存在一個由系統中所有進程構成的安全序列P1，…，Pn，則系統處於安全狀態。安全狀態一定是沒有死鎖發生。
不安全狀態
不存在一個安全序列。不安全狀態不一定導致死鎖。
[編輯本段]銀行家演算法的數據結構
1）可利用資源向量Available 是個含有m個元素的數組，其中的每一個元素代表一類可利用的資源數目。如果Available〔j〕=K，則表示系統中現有Rj類資源K個。 2）最大需求矩陣Max 這是一個n×m的矩陣，它定義了系統中n個進程中的每一個進程對m類資源的最大需求。如果Max〔i,j〕=K，則表示進程i需要Rj類資源的最大數目為K。 3）分配矩陣Allocation 這也是一個n×m的矩陣，它定義了系統中每一類資源當前已分配給每一進程的資源數。如果Allocation〔i,j〕=K，則表示進程i當前已分得Rj類資源的 數目為K。 4）需求矩陣Need。 這也是一個n×m的矩陣，用以表示每一個進程尚需的各類資源數。如果Need〔i,j〕=K，則表示進程i還需要Rj類資源K個，方能完成其任務。 Need〔i,j〕=Max〔i,j〕-Allocation〔i,j〕
[編輯本段]銀行家演算法原理：
我們可以把操作系統看作是銀行家，操作系統管理的資源相當於銀行家管理的資金，進程向操作系統請求分配資源相當於用戶向銀行家貸款。 為保證資金的安全,銀行家規定: (1) 當一個顧客對資金的最大需求量不超過銀行家現有的資金時就可接納該顧客; (2) 顧客可以分歧貸款,但貸款的總數不能超過最大需求量; (3) 當銀行家現有的資金不能滿足顧客尚需的貸款數額時,對顧客的貸款可推遲支付,但總能使顧客在有限的時間里得到貸款; (4) 當顧客得到所需的全部資金後,一定能在有限的時間里歸還所有的資金. 操作系統按照銀行家制定的規則為進程分配資源，當進程首次申請資源時，要測試該進程對資源的最大需求量，如果系統現存的資源可以滿足它的最大需求量則按當前的申請量分配資源，否則就推遲分配。當進程在執行中繼續申請資源時，先測試該進程已佔用的資源數與本次申請的資源數之和是否超過了該進程對資源的最大需求量。若超過則拒絕分配資源，若沒有超過則再測試系統現存的資源能否滿足該進程尚需的最大資源量，若能滿足則按當前的申請量分配資源，否則也要推遲分配。 運行平台：Windows XP VS2005 編程語言：C#
[編輯本段]演算法的實現
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。
銀行家演算法
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於安全狀態，便可以避免發生死鎖。 銀行家演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演算法。 設進程cusneed提出請求REQUEST [i]，則銀行家演算法按如下規則進行判斷。 (1)如果REQUEST [cusneed] [i]<= NEED[cusneed][i]，則轉(2)；否則，出錯。 (2)如果REQUEST [cusneed] [i]<= AVAILABLE[cusneed][i]，則轉(3)；否則，出錯。 (3)系統試探分配資源，修改相關數據： AVAILABLE[i]-=REQUEST[cusneed][i]; ALLOCATION[cusneed][i]+=REQUEST[cusneed][i]; NEED[cusneed][i]-=REQUEST[cusneed][i]; (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。
安全性檢查演算法
(1)設置兩個工作向量Work=AVAILABLE;FINISH (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+=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。
[編輯本段]演算法
/// 資源數 public static int resourceNumber; /// 進程數 public static int processNumber; /// 可用資源數組 public static int[] Available; /// 工作向量 public static int[] work; /// 它表示系統是否有足夠的資源分配給進程 public static bool[] Finish; /// 最大需求矩陣 public static int[][] Max; /// 分配矩陣 public static int[][] Allocation; /// 需求矩陣 public static int[][] Need; /// 安全序列 public static int[] SafeSequence; /// 資源請求向量 public static int[] Request; 演算法思想： 主要是：遞歸+深度優先搜尋+回溯 演算法源代碼如下： /// 深搜+回溯實現銀行家演算法 /// <param name="n">已完成的進程數</param> public void DFS_searchSafeSequence(int n) { if (n == processNumber) { //找到一個安全序列,可以顯示所有安全序列 //顯示在richTextBoxshow.Text上 for (int i = 0; i < processNumber; i++) { richTextBoxshow.Text += SafeSequence[i] + " "; } richTextBoxshow.Text += "\n"; return; } for (int i = 0; i < processNumber; i++) { if (Finish[i] == false)//進程尚未完成 { //判斷現有資源是否可以滿足這個進程 bool isOK = true; for (int j = 0; j < resourceNumber; j++) { if (Need[i][j] > work[j]) { isOK = false; break; } } //可以滿足 if (isOK) { //先試探的將資源分配給這個進程 for (int j = 0; j < resourceNumber; j++) { work[j] += Allocation[i][j]; } //已經完成 Finish[i] = true; //加入安全序列 SafeSequence[n] = i; //繼續搜索 DFS_searchSafeSequence(n+1); //回溯 Finish[i] = false; SafeSequence[n] = -1; for (int j = 0; j < resourceNumber; j++) { work[j] -= Allocation[i][j];

『叄』 銀行家演算法當中為什麼不用變數Available,而又定義一個臨時變數work

這是因為：安全性演算法中判斷是否安全。不能改變Available數組的值。做檢驗時，要用到Available數組的值。

『肆』 銀行家演算法是如何實現的

銀行家演算法是從當前狀態出發，逐個按安全序列檢查各客戶中誰能完成其工作，然後假定其完成工作且歸還全部貸款，再進而檢查下一個能完成工作的客戶。如果所有客戶都能完成工作，則找到一個安全序列，銀行家才是安全的。

�7�4 與預防死鎖的幾種方法相比較，限制條件少，資源利用程度提高了。

�7�4 缺點：該演算法要求客戶數保持固定不變，這在多道程序系統中是難以做到的；該演算法保證所有客戶在有限的時間內得到滿足，但實時客戶要求快速響應，所以要考慮這個因素；由於要尋找一個安全序列，實際上增加了系統的開銷.

Banker algorithm 最重要的一點是：保證操作系統的安全狀態！這也是操作系統判斷是否分配給一個進程資源的標准！那什麼是安全狀態？舉個小例子，進程 P 需要申請 8 個資源（假設都是一樣的），已經申請了 5 個資源，還差 3 個資源。若這個時候操作系統還剩下 2 個資源。很顯然，這個時候操作系統無論如何都不能再分配資源給進程 P 了，因為即使全部給了他也不夠，還很可能會造成死鎖。若這個時候操作系統還有 3 個資源，無論 P 這一次申請幾個資源，操作系統都可以滿足他，因為操作系統可以保證 P 不死鎖，只要他不把剩餘的資源分配給別人，進程 P 就一定能順利完成任務。 為什麼銀行家演算法是可行的呢？這里需要嚴格的證明一下。不管任何時候，操作系統分配資源的時候都可以保證當前接受資源的進程不會陷入死鎖，因為操作系統總是可以滿足該進程需要的資源的。假設有 n 個進程 {p1, p2, p3, … pn} ，最後一個分配到資源的是 pi ， pi 還需要 mi 個資源，假設此時操作系統還有 m 個資源剩餘。那麼很顯然 m>=mi ！而且如果之後操作系統又把資源分配給其他進程了，假設是 pj ， pj 還需要 mj 個資源，同理可知 m>=mj ！也就是說在所有的進程中，還需要的資源數總是有小於 m 的！這樣就可以保證資源數永遠不會為 0 ，即使可能暫時性為 0 。另外，還需要保證資源數不會減少！而且，所有已經分配到資源的進程總有一天會歸還它所擁有的資源！根據操作系統再分配的時候的狀態即可判定。

『伍』 c語言銀行家演算法安全性判別

把1作為參數傳給yanzheng（） yanzheng（int m)

然後驗證函數里修改：

work=Avaliable;
i=m;
while(i<m)
{
if(Finish[i]==false&&Need[i]<=work)
{
work=work+Allocation[i];
Finish[i]=true;
anquan[k]=i;
k++;
i=0;
}
else
i++;
}