操作系统实验3

操作系统实验报告三【实验题目】预防进程死锁的银行家算法【实验目的】通过这次实验，加深对进程死锁的理解，进一步掌握进程资源的分配、死锁的检测和安全序列的生成方法。

【实验内容】问题描述：设计程序模拟预防进程死锁的银行家算法的工作过程。

假设有系统中有n个进程P1, …,P n，有m类可分配的资源R1, …,R m，在T0时刻，进程P i分配到的j类资源为Allocation ij个，它还需要j类资源Need ij个，系统目前剩余j类资源Work j个，现采用银行家算法进行进程资源分配预防死锁的发生。

程序要求如下：1）判断当前状态是否安全，如果安全，给出安全序列；如果不安全给出理由。

2）对于下一个时刻T1，某个进程P k会提出请求Request(R1, … ,R m)，判断分配给P k进程请求的资源之后。

3）输入：进程个数n，资源种类m，T0时刻各个进程的资源分配情况（可以运行输入，也可以在程序中设置）；4）输出：如果安全输出安全的进程序列，不安全提示信息。

实现提示：用C++语言实现提示：1）程序中进程调度时间变量描述如下：int Available[MaxNumber];int Max[MaxNumber][MaxNumber];int Allocation[MaxNumber][MaxNumber];int Need[MaxNumber][MaxNumber];int Request[MaxNumber];int SafeOrder[MaxNumber];2）进程调度的实现过程如下：变量初始化；接收用户输入n，m，（输入或者默认的）Allocation ij，Need ij；按照银行家算法判断当前状态安全与否，安全给出安全序列，不安全给出提示；如果安全，提示用户输入下一时刻进程P k的资源请求Request(R1, … ,R m)；如果不安全或者无新请求则退出。

【实验要求】1)上机前认真复习银行家算法，熟悉资源分配和安全检查过程；2)上机时独立编程、调试程序；3)根据具体实验要求，完成好实验报告（包括实验的目的、内容、要求、源程序、实例运行结果截图）。

【源代码】// YinHangJia.cpp#include <string.h>#include <iostream.h>#define MaxNumber 10//---------------- test -------------------------/*int R = 3;int P = 5;int A vailable[MaxNumber]={3,3,2}; // 系统可用资源char Name[MaxNumber]={'A','B','C'}; // 资源的名称int Max[MaxNumber][MaxNumber]={ {7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3} }; // 各进程所需各类资源的最大需求int Allocation[MaxNumber][MaxNumber]={{0,1,0},{2,0,0},{3,0,2},{2,1,1},{0,0,2}}; // 进程Pi分配到的j类资源为int Need[MaxNumber][MaxNumber]={{7,4,3},{1,2,2},{6,0,0},{0,1,1},{4,3,1}}; // 它还需要j类资源int Request[MaxNumber]; // 某个进程Pk会提出请求int Work[MaxNumber]={0}; // 存放系统可提供资源int SafeOrder[MaxNumber]; // 安全序列//*///-------------------Test------------------------///*int R ; // 总资源数int P ; // 总进程数int A vailable[MaxNumber]; // 系统可用资源char Name[MaxNumber]; // 资源的名称int Max[MaxNumber][MaxNumber]; // 各进程所需各类资源的最大需求int Allocation[MaxNumber][MaxNumber]; // 进程Pi分配到的j类资源为int Need[MaxNumber][MaxNumber]; // 它还需要j类资源int Request[MaxNumber]; // 某个进程P会提出请求int Work[MaxNumber]={0}; // 存放系统可提供资源int SafeOrder[MaxNumber]; // 安全序列// */void DataInput();void DataShow();int Bank(); // 不安全返回0，安全返回非0void ChangeDataShow();int GetRequest();//------------------------main()---------------------------------------------int main(int argc, char* argv[]){DataInput();// DataInput();DataShow();Bank();while( 1 == GetRequest());return 0;}//------------------------main()-----------------------------------------------//------------------------DataInput()------------------------------------------void DataInput(){int i=0,j=0;cout<<"请输入总进程数:";do{cin>>P;if (P>MaxNumber) cout<<endl<<"总进程数超过了程序允许的最大进程数，请重新输入:"<<endl;}while (P>MaxNumber);cout<<endl;cout<<"请输入资源的种类数:";do {cin>>R;if (R>MaxNumber)cout<<endl<<"资源的种类数超过了程序允许的最大资源种类数，请重新输入:"<<endl;}while (R>MaxNumber);cout<<endl;cout<<"请依次输入各类资源的名称，可用数量："<<endl;for(i=0;i<R;i++)cin>>Name[i]>>A vailable[i];cout<<endl;cout<<"请依次输入各进程所需要的最大资源数量:"<<endl;for (i=0;i<P;i++){for (j=0;j<R;j++){cin>>Max[i][j];}}cout<<endl;cout<<"请依次输入各进程已经占据的各类资源数量:"<<endl;for (i=0;i<P;i++){for (j=0;j<R;j++){do{cin>>Allocation[i][j];if ( Allocation[i][j]>Max[i][j] )cout<<endl<<"i<<j<<已占有的资源数量超过了声明的最大资源数量,请重新输入:"<<endl;}while ( Allocation[i][j]>Max[i][j] );}}cout<<endl;for (i=0;i<P;i++)for(j=0;j<R;j++)Need[i][j]=Max[i][j]-Allocation[i][j]; // 还需要的资源数}//------------------------DataInput()------------------------------------------//------------------------DataShow()-------------------------------------------void DataShow() // 显示输入的数据{cout<<"-------------------资源分配情况-----------------------"<<endl;int i,j;cout<<" Max Allocation Need A vailable"<<endl;cout<<"进程ID ";for(j=0;j<4;j++){for(i=0;i<R;i++)cout<<Name[i]<<" "; // 输出资源IDcout<<" ";}cout<<endl;for(i=0;i<P;i++){cout<<" "<<i<<" "; // 进程IDfor(j=0;j<R;j++)cout<<Max[i][j]<<" "; // 最大需要的资源数cout<<" ";for(j=0;j<R;j++)cout<<Allocation[i][j]<<" "; // 已分配的资源数cout<<" ";for(j=0;j<R;j++)cout<<Need[i][j]<<" "; // 还需要的资源数if(0==i){cout<<" ";for(j=0;j<R;j++)cout<<A vailable[j]<<" "; // 系统当前可用的资源}cout<<endl;}}//------------------------DataShow()-------------------------------------------//-------------------------------Bank()----------------------------------------int Bank(){cout<<"-----------利用安全性算法检查此时系统是否安全，如下------------"<<endl;int i,j,k,m=0;bool Finish[MaxNumber];for(i=0;i<R;i++){Work[i]=A vailable[i];}for( k=0;k<MaxNumber;k++ ){Finish[k] = false; // 初始化finish 为falseSafeOrder[k] = 0; // 初始化安全序列为0}// 输出cout<<" Work Allocation Need Work+Allocation"<<endl;cout<<"进程ID ";for(j=0;j<4;j++){for(i=0;i<R;i++)cout<<Name[i]<<" "; // 输出资源IDcout<<" ";}cout<<" Finish ";cout<<endl;//处理for(i=0;i<P;i++) // 对每个进程{if( !Finish[i] ) // 如果没有完成{Finish[i] = true; // 先设定为true，后面再判断真假for(j=0;j<R;j++) // 对每个资源{if( Need[i][j] > Work[j] ) // 所需的资源大于剩下的资源，不能分配{Finish[i]=false;break;}}if( Finish[i] ) // 如果分配，释放资源{SafeOrder[m++] = i; // 添加到安全序列// 输出cout<<" "<<i<<" "; // 进程名for(j=0;j<R;j++) cout<<Work[j]<<" "; // 可用的资源数cout<<" ";for(j=0;j<R;j++) cout<<Allocation[i][j]<<" "; // 已分配的资源数cout<<" ";for(j=0;j<R;j++) cout<<Need[i][j]<<" "; // 还需要的资源数cout<<" ";for(j=0;j<R;j++) // 重置可用资源数{Work[j]=Work[j]+Allocation[i][j];}for(j=0;j<R;j++) cout<<Work[j]<<" "; // 最大需要的资源数cout<<" true" ;cout<<endl;i=-1; // 从第一个进程开始检查,因为下一循环中，先i++,所以这里i=-1 }//}//}//{if( !Finish[i]) // 如果不能完成{cout<<endl;cout<<"进程"<<i<<": Need(";for(k=0;k<R;k++) cout<<Need[i][k]<<" ";cout<<") > Work(";for(k=0;k<R;k++) cout<<Work[k]<<" ";cout<<")"<<endl;}}for(i=0;i<P;i++){if( !Finish[i]) // 如果还有未完成的{cout<<" 系统不安全!"<<endl;//不成功系统不安全return 0; // 函数返回}}//全部完成，输出安全序列cout<<"--------------------------------------------------------"<<endl;cout<<" 存在一个安全序列{";for(i=0;i<P;i++){cout<<SafeOrder[i]; //cout<<SafeOrder[i]<<" ";if(i<P-1) cout<<"，";}cout<<"} ，故系统是安全的!"<<endl;//全部完成，输出安全序列cout<<endl;cout<<endl;return 1;}//-------------------------------Bank()----------------------------------------//----------------------------ChangeDataShow()---------------------------------void ChangeDataShow() // 显示输入的数据{int i,j;cout<<" 系统先假定可以为该进程分配资源，并修改相关数据，如下所示"<<endl;cout<<"--------------------------------------------------------"<<endl;cout<<" Allocation Need A vailable"<<endl;cout<<"进程ID ";{for(i=0;i<R;i++)cout<<Name[i]<<" "; // 输出资源名字cout<<" ";}cout<<endl;for(i=0;i<P;i++){cout<<" "<<i<<" "; // 进程名for(j=0;j<R;j++) cout<<Allocation[i][j]<<" "; // 已分配的资源数cout<<" ";for(j=0;j<R;j++) cout<<Need[i][j]<<" "; // 还需要的资源数if(0==i){cout<<" ";for(j=0;j<R;j++) cout<<A vailable[j]<<" "; // 系统当前可用的资源}cout<<endl;}}//----------------------------ChangeDataShow()---------------------------------//------------------------------GetRequest()-----------------------------------int GetRequest(){cout<<endl;int k;int p=-1;// int p=MaxNumber;for( k=0;k<MaxNumber;k++ )Request[k] = 0; // 初始化Request 为0cout<<" 如果存在请求资源的进程，请输入该进程ID (0-"<<P-1<<")，结束请输入-1 : ";cin>>p;if(p == -1 )// if(p == MaxNumber )return 0;// /*while( p<0 || p>=P ) // 不在范围之内,小于0 and 大于进程数（P代表进程的个数）{cout<<" 您的输入不正确，请重新输入请求资源的进程ID (0-"<<P-1<<")!结束请输入-1"<< endl;cin>>p;if(p == -1 )return 0;}// */cout<<" 请依次输入请求的各资源数：";//cout<<" 请依次输入请求的各资源数："<< endl;//for( k=0;k<R;k++ ) cout<<Name[k]<<" ";//cout<< endl;for( k=0;k<R;k++ ) cin>>Request[k];// /*bool safe=true;for( k =0;k<R;k++){if(Request[k]>Need[p][k] ){ safe = false; cout<<"出错，因为所需要的资源已超过所宣布的最大值!"<<endl; break;} }if( safe )for( k =0;k<R;k++){if(Request[k]>A vailable[k]){safe = false;cout<<" 尚无足够资源，需等待!"<<endl; break;}}if( safe )for( k=0;k<R;k++ ){A vailable[k] -=Request[k];Need[p][k] -=Request[k];Allocation[p][k] +=Request[k];}if(safe){ChangeDataShow();//*/if( 0 == Bank() ) // 不安全{for(k=0;k<R;k++){A vailable[k] +=Request[k];Need[p][k] +=Request[k];Allocation[p][k] -=Request[k];}}}return 1;}//------------------------------GetRequest()----------------------------------- 【效果截图】Test1用书上例子为测试数据运行如下：以作业为测试数据：。