银行家算法安全性序列分析

银行家算法安全性序列分析
摘要：在操作系统的处理机调度的过程中，由于竞争资源或者进程间推进顺序非法，都会导致死锁的发生。

本文主要研究如何利用银行家算法可以避免死锁，并分析银行家算法安全性序列。

关键词：银行家算法；安全性序列；避免死锁
引言
处理死锁的方法主要包括预防死锁、避免死锁、检测死锁和解除死锁。

而利
用银行家算法可以避免死锁，在这一避免死锁的过程中，银行家算法安全性序列分析是尤为重要的。

1.银行家算法中的数据结构
(1)空闲资源向量Available。

这是一个数组，它里面包括m个元素，这些元素都可以分别用来表示一种空闲的资源的数量的多少，系统中存储的这种全部空闲的资源的数量的多少为它的初始值，随该类资源的分配和回收，其数值发生动态地改变。

如果Available [j] =K，那么，系统中当前存在K个Rj类资源。

(2)最大需求矩阵Max。

Max矩阵是nx m维的，该矩阵定义了系统中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，那么，进程i需要Rj 类资源的最大数量的多少为K。

(3)分配矩阵Allocation。

Allocation矩阵是nx m维的，该矩阵定义了系
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，那么，进程i当前已分得Rj类资源的数量的多少为K o
(4)需求矩阵Need。

Need矩阵是nx m维的，该矩阵定义了所有进程仍然需求的各类资源数。

如果Need] i,j] =K，那么，为了能够完成其任务，进程i还需要Rj 类资源K个。

Need[i,j] =Max [ i,j] -Allocation [i,j]
2.银行家算法
设Requesti是进程Pi的请求向量，如果Request]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 [jNeed [i,j ]，便转向步骤2；否则认为出错，因为它所需要的资源数大于它仍然需要的最大值。

(2)如果Request [jAvailable [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。

如果安全，就正式将资源分配给进程Pi，从而实现本次分配；反之，取消这次的试探分配，保持上一次的资源分配状态，让进程Pi等待。

3.安全性算法
(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量的多少，它含有m个元素，在执行安全算法开始时，Work :
=Available:②Finish：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：
①Finish [ i ] =false；
②Need [ i,j ]< Work [ j ]；
如果找到，那么，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。

4.银行家算法安全性序列分析之例
假定系统中有五个进程｛P0, P1, P2, P3, P4和三类资源｛A, B, C｝，各种资源的数量分别为10、5、7,在T0时刻的资源分配情况如表1所示
表1 TO时刻的资源分配表
(1) TO时刻的安全性:
2 TO
(2) P1请求资源：P1发出请求向量Requestl (1, 0, 2),系统按银行家
算法进行检查：
①Requestl( 1,0, 2)< Needl (1,2, 2)
②Request1( 1,0, 2)< Available1 (3, 3, 2)
③系统先假定可为P1分配资源，并修改Available, Allocation1和Need1 向量，由此形成的资源变化情况如表2所示。

2P1
④再利用安全性算法检查此时系统是否安全。

表3 P1申请资源时的安全性检查
(3) P4请求资源：P4发出请求向量Request4(3, 3, 0),系统按银行家算法进行检查：
①Request4(3, 3, 0)< Need4 (4, 3, 1);
②Request4(3, 3, 0) vAvailable (2, 3, 0),让P4等待。

参考文献：
[1]崔建平•深入探讨银行家算法[J].科技信息(学术研究),2008,(17).
[2]侯刚.深入解析银行家算法[J].潍坊学院学报，2006,(02).
[3]曹现玲.浅谈银行家算法[J].中国科技信息，2008,(16).
[4]仲兆满，管燕•银行家算法的改进及其在操作系统上的推广[J].连云港师范高等专科学校学报，2002,(02).
[5]王继奎，王会勇.基于银行家算法的进程安全序列全搜索算法[J].甘肃科学学报,2009,(02).。