银行家算法安全性算法

‘壹’ 银行家算法的算法实现

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cusneed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 [cusneed] [i]<= NEED[cusneed][i]，则转（2)；否则，出错。
(2)如果REQUEST [cusneed] [i]<= AVAILABLE[i]，则转（3)；否则，等待。
(3)系统试探分配资源，修改相关数据：
AVAILABLE[i]-=REQUEST[cusneed][i];
ALLOCATION[cusneed][i]+=REQUEST[cusneed][i];
NEED[cusneed][i]-=REQUEST[cusneed][i];
(4)系统执行安全性检查，如安全，则分配成立；否则试探险性分配作废，系统恢复原状，进程等待。 （1)设置两个工作向量Work=AVAILABLE;FINISH
(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=Work+ALLOCATION;
Finish=true;
GOTO 2
(4)如所有的进程Finish= true，则表示安全；否则系统不安全。
银行家算法流程图
算法（c语言实现） #include<STRING.H>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<CONIO.H>/*用到了getch()*/#defineM5/*进程数*/#defineN3/*资源数*/#defineFALSE0#defineTRUE1/*M个进程对N类资源最大资源需求量*/intMAX[M][N]={{7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3}};/*系统可用资源数*/intAVAILABLE[N]={10,5,7};/*M个进程已分配到的N类数量*/intALLOCATION[M][N]={{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0}};/*M个进程已经得到N类资源的资源量*/intNEED[M][N]={{7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3}};/*M个进程还需要N类资源的资源量*/intRequest[N]={0,0,0};voidmain(){inti=0,j=0;charflag;voidshowdata();voidchangdata(int);voidrstordata(int);intchkerr();showdata();enter:{printf(请输入需申请资源的进程号（从0到);printf(%d,M-1);printf(）:);scanf(%d,&i);}if(i<0||i>=M){printf(输入的进程号不存在，重新输入! );gotoenter;}err:{printf(请输入进程);printf(%d,i);printf(申请的资源数 );printf(类别:ABC );printf();for(j=0;j<N;j++){scanf(%d,&Request[j]);if(Request[j]>NEED[i][j]){printf(%d,i);printf(号进程);printf(申请的资源数>进程);printf(%d,i);printf(还需要);printf(%d,j);printf(类资源的资源量!申请不合理，出错!请重新选择! );gotoerr;}else{if(Request[j]>AVAILABLE[j]){printf(进程);printf(%d,i);printf(申请的资源数大于系统可用);printf(%d,j);printf(类资源的资源量!申请不合理，出错!请重新选择! );gotoerr;}}}}changdata(i);if(chkerr()){rstordata(i);showdata();}elseshowdata();printf( );printf(按'y'或'Y'键继续,否则退出 );flag=getch();if(flag=='y'||flag=='Y'){gotoenter;}else{exit(0);}}/*显示数组*/voidshowdata(){inti,j;printf(系统可用资源向量: );printf(***Available*** );printf(资源类别:ABC );printf(资源数目:);for(j=0;j<N;j++){printf(%d,AVAILABLE[j]);}printf( );printf( );printf(各进程还需要的资源量: );printf(******Need****** );printf(资源类别:ABC );for(i=0;i<M;i++){printf();printf(%d,i);printf(号进程:);for(j=0;j<N;j++){printf(%d,NEED[i][j]);}printf( );}printf( );printf(各进程已经得到的资源量: );printf(***Allocation*** );printf(资源类别:ABC );for(i=0;i<M;i++){printf();printf(%d,i);printf(号进程:);/*printf(: );*/for(j=0;j<N;j++){printf(%d,ALLOCATION[i][j]);}printf( );}printf( );}/*系统对进程请求响应，资源向量改变*/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];}}/*资源向量改变*/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];}}/*安全性检查函数*/intchkerr()//在假定分配资源的情况下检查系统的安全性{intWORK[N],FINISH[M],temp[M];//temp[]用来记录进程安全执行的顺序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];//把可利用资源数赋给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)//当进程各类资源都满足NEED<=WORK时{for(m=0;m<N;m++)WORK[m]=WORK[m]+ALLOCATION[i][m];FINISH[i]=TRUE;temp[k]=i;//记录下满足条件的进程k++;i=-1;}}for(i=0;i<M;i++)if(FINISH[i]==FALSE){printf(系统不安全!!!本次资源申请不成功!!! );return1;}printf( );printf(经安全性检查，系统安全，本次分配成功。 );printf( );printf(本次安全序列：);for(i=0;i<M;i++)//打印安全系统的进程调用顺序{printf(进程);printf(%d,temp[i]);if(i<M-1)printf(->);}printf( );return0;}

‘贰’ 银行家算法

简介
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，但系银行家算法统在进行资源分配之前，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。 安全序列是指一个进程序列{P1，…，Pn}是安全的，如果对于每一个进程Pi(1≤i≤n），它以后尚需要的资源量不超过系统当前剩余资源量与所有进程Pj (j < i )当前占有资源量之和。
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。
[编辑本段]银行家算法的数据结构
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〕
[编辑本段]银行家算法原理：
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) 顾客可以分歧贷款,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。当进程在执行中继续申请资源时，先测试该进程已占用的资源数与本次申请的资源数之和是否超过了该进程对资源的最大需求量。若超过则拒绝分配资源，若没有超过则再测试系统现存的资源能否满足该进程尚需的最大资源量，若能满足则按当前的申请量分配资源，否则也要推迟分配。 运行平台：Windows XP VS2005 编程语言：C#
[编辑本段]算法的实现
初始化
由用户输入数据，分别对可利用资源向量矩阵AVAILABLE、最大需求矩阵MAX、分配矩阵ALLOCATION、需求矩阵NEED赋值。
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cusneed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 [cusneed] [i]<= NEED[cusneed][i]，则转(2)；否则，出错。 (2)如果REQUEST [cusneed] [i]<= AVAILABLE[cusneed][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[cusneed][i]; ALLOCATION[cusneed][i]+=REQUEST[cusneed][i]; NEED[cusneed][i]-=REQUEST[cusneed][i]; (4)系统执行安全性检查，如安全，则分配成立；否则试探险性分配作废，系统恢复原状，进程等待。
安全性检查算法
(1)设置两个工作向量Work=AVAILABLE;FINISH (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; GOTO 2 (4)如所有的进程Finish= true，则表示安全；否则系统不安全。
[编辑本段]算法
/// 资源数 public static int resourceNumber; /// 进程数 public static int processNumber; /// 可用资源数组 public static int[] Available; /// 工作向量 public static int[] work; /// 它表示系统是否有足够的资源分配给进程 public static bool[] Finish; /// 最大需求矩阵 public static int[][] Max; /// 分配矩阵 public static int[][] Allocation; /// 需求矩阵 public static int[][] Need; /// 安全序列 public static int[] SafeSequence; /// 资源请求向量 public static int[] Request; 算法思想： 主要是：递归+深度优先搜寻+回溯 算法源代码如下： /// 深搜+回溯实现银行家算法 /// <param name="n">已完成的进程数</param> public void DFS_searchSafeSequence(int n) { if (n == processNumber) { //找到一个安全序列,可以显示所有安全序列 //显示在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)//进程尚未完成 { //判断现有资源是否可以满足这个进程 bool isOK = true; for (int j = 0; j < resourceNumber; j++) { if (Need[i][j] > work[j]) { isOK = false; break; } } //可以满足 if (isOK) { //先试探的将资源分配给这个进程 for (int j = 0; j < resourceNumber; j++) { work[j] += Allocation[i][j]; } //已经完成 Finish[i] = true; //加入安全序列 SafeSequence[n] = i; //继续搜索 DFS_searchSafeSequence(n+1); //回溯 Finish[i] = false; SafeSequence[n] = -1; for (int j = 0; j < resourceNumber; j++) { work[j] -= Allocation[i][j];

‘叁’ 银行家算法当中为什么不用变量Available,而又定义一个临时变量work

这是因为：安全性算法中判断是否安全。不能改变Available数组的值。做检验时，要用到Available数组的值。

‘肆’ 银行家算法是如何实现的

银行家算法是从当前状态出发，逐个按安全序列检查各客户中谁能完成其工作，然后假定其完成工作且归还全部贷款，再进而检查下一个能完成工作的客户。如果所有客户都能完成工作，则找到一个安全序列，银行家才是安全的。

�7�4 与预防死锁的几种方法相比较，限制条件少，资源利用程度提高了。

�7�4 缺点：该算法要求客户数保持固定不变，这在多道程序系统中是难以做到的；该算法保证所有客户在有限的时间内得到满足，但实时客户要求快速响应，所以要考虑这个因素；由于要寻找一个安全序列，实际上增加了系统的开销.

Banker algorithm 最重要的一点是：保证操作系统的安全状态！这也是操作系统判断是否分配给一个进程资源的标准！那什么是安全状态？举个小例子，进程 P 需要申请 8 个资源（假设都是一样的），已经申请了 5 个资源，还差 3 个资源。若这个时候操作系统还剩下 2 个资源。很显然，这个时候操作系统无论如何都不能再分配资源给进程 P 了，因为即使全部给了他也不够，还很可能会造成死锁。若这个时候操作系统还有 3 个资源，无论 P 这一次申请几个资源，操作系统都可以满足他，因为操作系统可以保证 P 不死锁，只要他不把剩余的资源分配给别人，进程 P 就一定能顺利完成任务。 为什么银行家算法是可行的呢？这里需要严格的证明一下。不管任何时候，操作系统分配资源的时候都可以保证当前接受资源的进程不会陷入死锁，因为操作系统总是可以满足该进程需要的资源的。假设有 n 个进程 {p1, p2, p3, … pn} ，最后一个分配到资源的是 pi ， pi 还需要 mi 个资源，假设此时操作系统还有 m 个资源剩余。那么很显然 m>=mi ！而且如果之后操作系统又把资源分配给其他进程了，假设是 pj ， pj 还需要 mj 个资源，同理可知 m>=mj ！也就是说在所有的进程中，还需要的资源数总是有小于 m 的！这样就可以保证资源数永远不会为 0 ，即使可能暂时性为 0 。另外，还需要保证资源数不会减少！而且，所有已经分配到资源的进程总有一天会归还它所拥有的资源！根据操作系统再分配的时候的状态即可判定。

‘伍’ c语言银行家算法安全性判别

把1作为参数传给yanzheng（） yanzheng（int m)

然后验证函数里修改：

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++;
}