操作系统实验报告死锁的避免
操作系统实验报告-死锁的避免
操作系统实验报告-死锁的避免操作系统实验（二）死锁的避免1.实验内容使用C++实现模拟随机算法和银行家算法2.实验目的（1）了解死锁的产生原因（随机算法）（2）理解死锁的解决办法（银行家算法）3.实验题目使用随机算法和银行家算法设计程序4.程序流程图主要过程流程图银行家算法流程图安全性算法流程图5.程序代码和运行结果#include <stdio.h>#include<stdlib.h> typedef struct{int A;int B;int C;}RES;#define false 0#define true 1//系统中所有进程数量#define PNUMBER 3//最大需求矩阵RES Max[PNUMBER];//已分配资源数矩阵RES Allocation[PNUMBER];//需求矩阵RES Need[PNUMBER];//可用资源向量RES Available={0,0,0};//安全序列int safe[PNUMBER];void setConfig(){int i=0,j=0;printf("================开始手动配置资源==================\n");//可分配资源printf("输入可分配资源\n");scanf("%d%d%d",&Available.A,&Available.B,&Available.C);//最大需求矩阵MAXprintf("输入最大需求矩阵%dx%d\n",PNUMBER,PNUMBER );for (i=0;i<PNUMBER;i++){scanf("%d%d%d",&Max[i].A,&Max[i].B,&Max[i].C);}//已分配矩阵Allocprintf("输入已分配矩阵%dx%d\n",PNUMBER,PNUMBER);for (i=0;i<PNUMBER;i++){scanf("%d%d%d",&Allocation[i].A,&Allocation[i].B,&Allocation[i].C);}//需求矩阵printf("输入需求矩阵%dx%d\n",PNUMBER,PNUMBER);for (i=0;i<PNUMBER;i++){scanf("%d%d%d",&Need[i].A,&Need[i].B,&Need[i].C);}printf("================结束配置资源==================\n");}void loadConfig(){FILE *fp1;if ((fp1=fopen("config.txt","r"))==NULL){printf("没有发现配置文件,请手动输入\n");setConfig();}else{int i=0;printf("发现配置文件,开始导入..\n");//可分配资源fscanf(fp1,"%d%d%d",&Available.A,&Available.B,&Available.C);//最大需求矩阵MAXfor (i=0;i<PNUMBER;i++){fscanf(fp1,"%d%d%d",&Max[i].A,&Max[i].B,&Max[i].C);}//已分配矩阵Allocfor (i=0;i<PNUMBER;i++){fscanf(fp1,"%d%d%d",&Allocation[i].A,&Allocation[i].B,&Allocation[i].C);}//需求矩阵for (i=0;i<PNUMBER;i++){fscanf(fp1,"%d%d%d",&Need[i].A,&Need[i].B,&Need[i].C);}}}//试探分配void ProbeAlloc(int process,RES *res){Available.A -= res->A;Available.B -= res->B;Available.C -= res->C;Allocation[process].A += res->A;Allocation[process].B += res->B;Allocation[process].C += res->C;Need[process].A -= res->A;Need[process].B -= res->B;Need[process].C -= res->C;}//若试探分配后进入不安全状态，将分配回滚void RollBack(int process,RES *res){Available.A += res->A;Available.B += res->B;Available.C += res->C;Allocation[process].A -= res->A;Allocation[process].B -= res->B;Allocation[process].C -= res->C;Need[process].A += res->A;Need[process].B += res->B;Need[process].C += res->C;}//安全性检查bool SafeCheck(){RES Work;Work.A = Available.A;Work.B = Available.B;Work.C = Available.C;bool Finish[PNUMBER] = {false,false,false};int i;int j = 0;for (i = 0; i < PNUMBER; i++){//是否已检查过if(Finish[i] == false){//是否有足够的资源分配给该进程if(Need[i].A <= Work.A && Need[i].B <= Work.B && Need[i].C <= Work.C){//有则使其执行完成，并将已分配给该进程的资源全部回收Work.A += Allocation[i].A;Work.B += Allocation[i].B;Work.C += Allocation[i].C;Finish[i] = true;safe[j++] = i;i = -1; //重新进行遍历}}}//如果所有进程的Finish向量都为true则处于安全状态，否则为不安全状态for (i = 0; i < PNUMBER; i++){if (Finish[i] == false){return false;}}return true;}//资源分配请求bool request(int process,RES *res){//request向量需小于Need矩阵中对应的向量if(res->A <= Need[process].A && res->B <= Need[process].B && res->C <=Need[process].C){//request向量需小于Available向量if(res->A <= Available.A && res->B <= Available.B && res->C <= Available.C){//试探分配ProbeAlloc(process,res);//如果安全检查成立，则请求成功，否则将分配回滚并返回失败if(SafeCheck()){return true;}else{printf("安全性检查失败。
理解操作系统中的死锁预防和检测算法
理解操作系统中的死锁预防和检测算法随着计算机技术的进步，操作系统在实际应用中扮演着重要的角色。
操作系统的核心功能之一是资源管理，在多个进程同时运行的情况下，资源的管理和调度问题成为了操作系统设计中的关键问题。
而其中一个常见的问题就是死锁。
死锁是指两个或者多个进程由于竞争系统资源而造成的一种互相等待的无限循环状态，导致系统无法运转。
在本文中，我们将深入探讨操作系统中的死锁问题，以及死锁的预防和检测算法。
一、死锁问题的定义死锁是指由于系统资源的竞争而导致的一种进程无法继续运行的状态。
其基本特征包括：互斥、占有和等待、不可抢占、循环等待。
互斥是指某个资源同时只能被一个进程占用，不可被其他进程占用。
占有和等待是指进程已经获得了一些资源，同时又因为需要而等待其他资源。
不可抢占是指资源申请者在未得到资源之前不能强行从持有者处夺走资源。
循环等待是指若干进程之间形成了一种循环等待的关系。
二、死锁预防算法死锁预防算法主要采取一些策略来预防系统陷入死锁状态。
常见的死锁预防算法包括资源分配图、银行家算法、资源独占法等。
资源分配图是一种图形化表示资源分配关系的方法，通过资源分配图可以很直观地判断系统是否会发生死锁。
而银行家算法是通过对系统资源进行动态分配和申请来以预防死锁，保证系统不会发生死锁。
资源独占法是对资源进行动态分配和管理，当资源请求不满足时，使得请求者释放已经占有的资源。
首先我们来看看资源分配图。
资源分配图是一个用于展示进程和资源之间关系的图形。
在资源分配图中，进程和资源可以分别用节点来表示，而资源分配关系可以用箭头连接两个节点来表示。
当出现环路的时候，就说明系统可能出现死锁。
而在资源分配图中，如果存在一个进程对资源进行循环等待的时候，就会出现死锁。
而在银行家算法中，系统需要对每个进程的资源请求进行审核，保证系统不会出现死锁。
资源独占法要求系统在分配资源的时候需要满足一定的条件，以避免进程出现死锁。
总的来看，死锁预防算法主要是通过对资源的合理分配和管理来规避进程出现死锁的可能性。
操作系统的死锁避免
操作系统的死锁避免操作系统是计算机系统中负责管理和控制各种软硬件资源的核心组件。
在多任务环境下，操作系统需要合理地分配和管理资源，以确保系统的高效运行。
然而，由于资源的有限性和多任务并发执行的特点，死锁问题成为操作系统设计中需要解决的重要挑战之一。
一、死锁的定义和原因探究1. 死锁概述死锁是指多个进程在争夺系统资源时，由于彼此之间的资源相互独占和相互等待，导致程序无法继续执行的状态。
在死锁状态下，无论如何分配资源，都无法满足所有进程的资源需求。
因此，死锁会导致系统的停滞和资源的浪费。
2. 死锁的原因死锁产生的根本原因是进程的资源争夺和资源等待。
在多任务环境中，进程可能会同时请求多个资源，并且在等待某个资源满足条件时可能会主动释放已获取的资源。
然而，如果不加限制和控制，进程可能会陷入相互等待的死循环，导致死锁的发生。
二、死锁避免的方法和策略为了解决死锁问题，操作系统设计中采用了多种避免死锁的方法和策略。
下面介绍几种常见的死锁避免方法：1. 资源分配策略操作系统可以通过限制资源的分配数量、调整调度策略以及实施优先级控制等方式，来避免死锁的发生。
例如，可以采用银行家算法来预测进程的资源需求，只有在分配资源后仍然能够满足所有进程的需求时才进行分配。
2. 进程资源申请策略操作系统可以要求进程一次性申请所有资源，充分利用资源的可重用性，并在资源不足时进行等待，以避免死锁。
这种策略可以有效减少进程的等待时间，提高系统的吞吐量。
3. 死锁检测与恢复策略操作系统设计中的死锁检测和恢复策略可以帮助系统及时发现死锁的存在，并采取相应措施进行恢复。
一种常见的策略是使用资源分配图来进行死锁检测，如果存在环路则表示死锁的发生，操作系统可以通过抢占资源或终止进程等方式解除死锁。
4. 死锁预防策略操作系统可以通过改变资源分配的策略和限制条件，从根本上预防死锁的发生。
例如，可以引入资源剥夺策略，即在进程使用资源时，如果该资源被其他进程请求，则操作系统可以强制剥夺该资源并分配给其他请求进程。
实验报告(死锁的避免)
三、程序设计和说明
1.算法描述
2.算法实现
四、实课程实验报告
实验名称：死锁的避免
姓名：
学号：
专业：
五邑大学计算机学院
一、实验目的
加深了解有关资源申请、避免死锁等概念，并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。
二、实验内容
编写一个系统动态分配资源的简单模拟程序，观察死锁产生的条件，并采用银行家算法有效地避免死锁的发生。实验要求设计一个有三类资源A、B、C的系统，它们的资源总量分别为10、5、7，资源由五个进程p0、p1、p2、p3、p4共享。假设当前的资源分配状态为：
实验五 死锁避免的算法
实验五 死锁避免的算法【实验目的】1、 了解死锁避免的原理。
2、 研究银行家算法的实现方法。
【实验内容】编程实现银行家算法。
【实验报告】1、 列出调试通过程序的清单，并附上文档说明。
2、 总结上机调试过程中所遇到的问题和解决方法及感想。
【实验相关资料】一、死锁概念多个并发进程,每个进程占有部分资源,又都等待其它进程释放所占资源,造成均不能向前推进的现象。
二、死锁的避免死锁避免原理就是使系统始终处于安全状态。
安全状态：所谓安全状态是指能够找到一个安全序列，系统能够按照这个安全序列依次为进程分配资源，使所有进程都能执行完毕，如果找不到这样的安全序列，系统就处于不安全状态。
三、银行家算法银行家算法要求每个进程的最大资源需求，其基本思想是：始终保持系统处于安全状态，当进程提出资源请求时，系统先进行预分配，再判断系统分配后是否仍然处于安全状态。
如果仍然处于安全状态，就进行实际分配；如果处于不安全状态，则拒绝该进程的资源请求。
四、银行家算法相关数据结构1． 最大需求矩阵：d (t)=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⋅⋅⋅nm n n m m d d d d d d d d d .........212222111211 其中，行表示进程，列表示资源，如：d ij =5表示第 i 个进程最多需要j 类资源5个。
2． 资源分配矩阵：a(t)=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⋅⋅⋅nm n n m m a a a a a a a a a .........212222111211 元素a ij =8表示分配给第 i 进程8个j 类资源。
3． 需求矩阵：b(t)=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⋅⋅⋅nm n n m m b b b b b b b b b .........212222111211 元素b ij =3表示第i 类进程还需要3个j 类资源。
最大需求矩阵=分配矩阵+需求矩阵，即d(t)=a(t)+b(t)。
死锁避免实验报告
“死锁避免”实验报告实验思路：先定义进程控制块的数据结构pcb，确定进程并发数目SIZE，在初始化进程时，保证各进程最大资源申请量不大于系统的资源总量，如果大于，则重新输入。
初始化完成之后，选择相应的死锁避免的算法，或随机分配算法，或银行家算法。
随机分配方法：运用取余的方法，轮询各个进程，选择处于就绪状态的进程之一，然后输入该进程的当前资源申请量apply，判断该申请量是否大于系统当前资源剩余量，若大于，将就绪进程状态设置为阻塞态，然后查找就绪队列中是否还有就绪进程，若有，则选择一个就绪进程，继续执行，若没有就绪进程，则表示发生死锁。
若不大于，则给满足该进程的申请量，并将其自愿申请量的变量设为0。
接着再进行判断该进程是否得到全部所需资源，若没有，则选择就绪队列中一个就绪进程，若全部得到，归还该进程所占有的全部资源给系统，并将该进程设置为完成态。
此时，再进行检查有无等待态的进程，若没有，则选择就绪队列中一个就绪进程，若有，则顺序检查等待进程，判断系统现有资源能满足某一等待进程，若能，则将该等待进程状态设置为就绪态，若没有，查找就绪队列中是否还有就绪进程，若有，则选择一个就绪进程，继续执行，若没有就绪进程，则表示发生死锁。
银行家算法：运用取余的方法，轮询各个进程，选择处于就绪状态的进程之一，然后输入该进程的当前资源申请量apply，判断该申请量是否大于系统当前资源剩余量，若大于，将就绪进程状态设置为阻塞态，然后查找就绪队列中是否还有就绪进程，若有，则选择一个就绪进程，继续执行，若没有就绪进程，则表示发生死锁。
若不大于，则假定满足该进程的申请量，并将其资源申请量的变量设为0，表示系统资源的变量减少相应的该进程的资源申请量，然后系统资源暂时用一个变量current保存起来。
将分配后系统剩余的资源数量与各进程的剩余需求量比较寻找一个系统能满足其需求的进程，每找一次，都要计数，用num变量，若找到，在标记数组a[SIZE]中进行相应标记，同时没找到一个都要进行一次对标记数组的循环测试，若测试到所有项都进行了标记，则退出循环，说明此次分配是安全的，若找不到，测试num的值，（对于确定数目的并发进程，其最大分配安全的循环次数<=SIZE!）。
避免死锁的方法是
避免死锁的方法是
以下是几种避免死锁的方法：
1. 避免循环等待：确保所有的资源请求都是按照固定的顺序进行，并尽量避免多个资源的循环依赖。
2. 资源有序分配：给每个资源定义一个编号，并且确保所有的进程只按照递增的顺序申请资源，释放资源则按照递减的顺序进行，这样可以避免资源争夺过程中的死锁。
3. 资源剥夺：当一个进程申请资源时，如果无法满足其需求，可以撤销该进程已经获得的资源，以满足其他进程的需求。
4. 资源预先分配：在系统运行之前，预先分配资源给每个进程，避免在运行过程中动态申请资源，从而减少死锁的可能性。
5. 资源激励：通过引入资源激励机制，鼓励进程主动释放已经获得的资源，以便其他进程能够更快地获得资源，从而降低死锁的概率。
6. 死锁检测与恢复：定期检测系统中是否存在死锁情况，一旦检测到死锁，采取相应的恢复措施，如撤销进程或者回滚操作。
7. 死锁避免：根据进程对资源的申请情况和系统资源的可用情况，动态地预测和避免可能发生的死锁情况。
以上方法可以有效地避免死锁的发生，但每种方法都有其适用条件和局限性，需要根据具体的场景和需求选择合适的方法来预防和处理死锁问题。
操作系统中的死锁与死锁预防技术
操作系统中的死锁与死锁预防技术死锁（Deadlock）是操作系统中一个非常重要的概念，指的是当多个进程互相等待对方释放资源时，导致所有进程都无法继续执行的情况。
死锁问题在计算机系统中非常常见，如果不加以有效的处理，会严重影响系统的性能和稳定性。
因此，如何预防和处理死锁问题成为操作系统设计中的重要内容之一。
本文将介绍操作系统中的死锁问题，并重点讨论死锁的预防技术。
首先，本文将对死锁问题进行定义和介绍，然后介绍死锁发生的条件和类型。
接着，本文将重点讨论死锁预防技术，包括资源分配图、银行家算法、超时和抢占等方法。
最后，本文将介绍一些实际操作系统中的死锁预防技术，并对其进行比较和分析。
#死锁概述死锁是指在多个进程之间发生的一种特殊情况，每个进程都在等待其他进程释放资源，导致所有进程都无法继续执行。
死锁是一个非常严重的问题，因为它会导致系统资源浪费，降低系统的性能和稳定性。
因此，死锁问题的解决对于系统设计和性能优化非常重要。
#死锁发生条件死锁发生需要满足以下四个必要条件：1.互斥条件（Mutual exclusion）：每个资源只能被一个进程占用，其他进程必须等待该资源释放。
2.占有和等待条件（Hold and wait）：进程在申请其他资源时，可以不释放已经占有的资源。
3.不可抢占条件（No preemption）：系统不能强制抢占进程已经占有的资源。
4.循环等待条件（Circular wait）：存在一个进程等待队列，队列中的每个进程都在等待下一个进程所占有的资源。
只要这四个条件同时满足，死锁就有可能发生。
#死锁的类型根据资源的不同特点，死锁可以分为两种类型：资源死锁和进程死锁。
资源死锁是指多个进程竞争有限的资源导致的死锁，如内存、文件等资源。
资源死锁通常发生在多个进程同时申请资源的情况下，由于资源有限，导致多个进程同时等待对方释放资源而无法继续执行。
进程死锁是指多个进程之间的互相等待导致的死锁，如进程间通信、同步等操作。
《死锁避免》实验报告
一、实验目的本次实验旨在通过模拟操作系统的资源分配和请求过程，深入理解死锁的概念、产生死锁的必要条件以及如何通过银行家算法来避免死锁的发生。
通过实验，学生能够掌握以下知识点：1. 死锁的概念及产生条件；2. 银行家算法的基本原理和实现方法；3. 资源分配和请求过程中的安全性检查；4. 通过银行家算法避免死锁的发生。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：C++3. 开发工具：Visual Studio 20194. 实验环境：一台配置较高的计算机三、实验原理1. 死锁的概念死锁是指多个进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，这些进程都将无法继续执行。
2. 产生死锁的必要条件产生死锁的必要条件有四个，分别为：（1）互斥条件：资源不能被多个进程同时使用；（2）持有和等待条件：进程已获得至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其他进程占有，此时该进程会等待；（3）非抢占条件：已分配给进程的资源，在进程完成之前，不能被抢占；（4）循环等待条件：存在一种进程资源的循环等待链，即进程P1等待P2占有的资源，P2等待P3占有的资源，以此类推，最后Pn等待P1占有的资源。
3. 银行家算法银行家算法是一种避免死锁的算法，通过以下步骤实现：（1）初始化系统资源、进程最大需求、已分配资源等数据结构；（2）当进程请求资源时，判断是否满足以下条件：a. 当前可用资源数量大于等于进程请求的资源数量；b. 根据当前资源分配情况，系统处于安全状态；若满足以上条件，则分配资源；否则，进程等待。
（3）当进程释放资源时，更新可用资源数量和分配资源情况。
四、实验内容1. 设计系统资源、进程最大需求、已分配资源等数据结构；2. 实现银行家算法，包括资源分配、安全性检查等功能；3. 模拟进程请求资源和释放资源的过程，观察系统状态变化；4. 分析实验结果，验证银行家算法是否能够避免死锁的发生。
死锁的预防与避免
死锁的预防与避免一．死锁操作系统中的死锁被定义为系统中两个或者多个进程无限期地等待永远不会发生的条件，系统处于停滞状态，这就是死锁。
产生死锁的原因主要是：1.系统资源不足，2.进程运行推进的顺序不合适，3.资源分配不当如果系统资源充足，进程的资源请求都能够得到满足，死锁出现的可能性就很低，否则就会因争夺有限的资源而陷入死锁。
其次，进程运行推进顺序与速度不同，也可能产生死锁。
产生死锁的四个必要条件：1）互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。
（2）请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
（3）不剥夺条件:进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。
（4）环路等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
这四个条件是死锁的必要条件，只要系统发生死锁，这些条件必然成立，而只要上述条件之一不满足，就不会发生死锁。
二．预防死锁：该方法是通过设置某些限制条件，去破坏产生死锁的四个必要条件的一个或多个条件，来预防发生死锁。
易实现，被广泛使用，但由于所施加的限制条件往往太严格，因而可能导致系统资源利用率和吞吐量降低。
三．避免死锁避免死锁是在资源的动态分配过程中，用某种方法去防止系统进入不安全状态，从而避免死锁，而不需事先采取各种限制措施去破坏产生死锁的四个必要条件。
这种方法施加的限制条件较弱，但在实现上有一定的难度。
四．区别死锁避免和死锁预防的区别在于,死锁预防是设法至少破坏产生死锁的四个必要条件之一,严格的防止死锁的出现,而死锁避免则不那么严格的限制产生死锁的必要条件的存在,因为即使死锁的必要条件存在,也不一定发生死锁.死锁避免是在系统运行过程中注意避免死锁的最终发生.。
操作系统第七章实验——死锁的避免
第七章 死锁的避免软件121 1102052019 金凯1.实验题目：用银行家算法实现资源的分配银行家算法：Dijkstra (1965)提出了一种能够避免死锁的调度算法，称为银行家算法。
其基本思想是：系统中的所有进程放入一个进程集合，先把资源试探性地分配给它。
然后找出剩余资源能满足最大需求量的进程，进行分配。
（来源于教材202页）2.程序中所使用的数据结构及主要符号说明考虑到一个系统有n 个进程和m 种不同类型的资源，定义以下向量和矩阵数据结构。
1.系统中每类资源总数向量 Resource=（R 1，R 2，…，R m ）2.系统中当前每类资源可用数向量 Available=（V 1，V 2，…,V m ）3.进程对各类资源的最大需求矩阵（C ij 表示进程P i 需要R j 类资源的最大数目）C 11 C 12 … C 1mC 21 C 22 … C 2m Claim= ………C n1 C n2 … C nm4.系统中当前资源的已分配情况矩阵（Aij 表示进程P i 已分配到R j 类资源的数目）A11 A 12 … A 1m A 21 A 22 … A 2mAllocation= ……… A n1 A n2 … A nm系统安全性定义：在时刻T 0系统是安全的，仅当存在一个进程序列P 1，P 2，… ，P n ，对进程P k （k=1,2，… n ）满足公式：{C ki -A ki <=V i +∑A ji (j=1...<k-1>)，k=1,2，… ,n;i=1,2, … ,m}此公式为安全序列（参考教材201页）3.程序流程图1、系统主要过程流程图2、银行家算法流程图3、安全性算法流程图4.源程序本程序在c++编译器cfree上通过测试，vc6.0没有经过测试。
说明：这里建立了如教材204-206页上面的一个例子，模拟了5个进程请求资源的情况。
具体可以对照教材说明进行查阅。
实验报告死锁
一、实验目的1. 理解死锁的概念和产生条件；2. 掌握死锁的避免、检测和解除方法；3. 通过实验加深对死锁处理策略的理解。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：Python3.73. 实验工具：Python内置模块三、实验原理死锁是指多个进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，这些进程都将无法向前推进。
死锁的产生条件包括：互斥条件、占有和等待条件、非抢占条件、循环等待条件。
四、实验内容1. 死锁的产生与避免2. 死锁的检测与解除五、实验步骤1. 死锁的产生与避免（1）定义进程与资源首先，定义一个进程类，包含进程名、资源需求列表和资源分配列表。
资源类包含资源名和数量。
```pythonclass Process:def __init__(self, name, resource_list, allocation_list): = nameself.resource_list = resource_listself.allocation_list = allocation_listclass Resource:def __init__(self, name, count): = nameself.count = count```（2）创建进程与资源实例创建若干进程和资源实例，并初始化资源数量。
```pythonprocess_list = [Process('P1', ['R1', 'R2'], ['R1', 'R2']),Process('P2', ['R1', 'R2'], ['R1', 'R2']),Process('P3', ['R3', 'R4'], ['R3', 'R4'])]resource_list = [Resource('R1', 2), Resource('R2', 2), Resource('R3', 2), Resource('R4', 2)]```（3）实现死锁避免算法采用银行家算法，判断当前分配情况是否满足安全序列。
《操作系统》课程设计报告(死锁观察与避免)
《操作系统》课程设计
实训报告
任务名称：死锁观察与避免
指导教师：XXXXX
专业：09信息技术（网络）
班级： 1
学生姓名：XXX
学号：XXXXXXX
完成日期：2011/6/30
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) 顾客可以分期贷款,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，先测试该进程本次申请的资源数是否超过了该资源所剩余的总量。
若超过则拒绝分配资源，若能满足则按当前的申请量分配资源，否则也要推迟分配。
2、任务的设计与实现（分别给出系统总控和本人负责实现的算法流程图与说明）。
死锁的避免
任务五、死锁的避免一、实验目的在多道程序系统中，多个进程的并发执行来改善系统的资源利用率，提高系统的吞吐量，但可能发生一种危险——死锁。
所谓死锁(Deadlock)，是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局（DeadlyEmbrace），当进程处于这种状态时，若无外力作用，他们都无法在向前推进。
我们可以在分配资源时加上限制条件就可以预防死锁，但是，在每一种预防死锁的方法之中，都施加了较强的限制条件；而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。
二、实验内容利用银行家算法来避免死锁的发生三、实验代码#include<stdio.h>#define N 5 //进程个数#define M 3 //资源种类数void print();int check_safe();int check_distribution(int* p,int k);char processnema[N]; //进程名int Request[M]; //请求向量int Finish[N]; //标记某一个进程是否可以执行int Work[N][M]; //初始为Available[][],随寻找安全序列而变化，防止安全序列未找到而丢了初始状态的值int Available[M]; //资源清单--系统中现有各资源空闲个数int Work_Allocation[N][M];int Max[N][M]; //最大需求矩阵--每个进程对各类资源的最大需求数int Allocation[N][M];//分配矩阵--系统给每个进程已分配的各类资源数int Need[N][M]; //需求矩阵--每个进程还需要每种资源的个数int sequence[N]={0};//存放安全序列号void main(){int i=0,j=0,k=0;//记录申请资源的进程的序列号int flag=0; //标记输入的进程名是否存在int safe=0; //标志系统是否出于安全状态,0表示不安全，1表示安全int distribution=0; //标志是否可以进行试分配0表示可以，1表示不可以char flag1; //标记是否有进程申请资源//Need[N][M]=Max[N][M]-Allocation[N][M];char name; //要请求资源的进程名printf("~~~~~~~~~~~银行家算法~~~~~~~~~~~~~\n");printf(" 请分别初始化各矩阵信息 \n");printf("*请输入各进程的进程名\n"); //进程名连续输入for(i=0; i<N; i++){scanf("%c",&processnema[i]);}printf("请输入现有各资源空闲个数\n");for(i=0; i<M; i++){scanf("%d",&Available[i]);}printf("请分别输入每个进程对各类资源的最大需求数\n");for(i=0; i<N; i++){for(j=0; j<M; j++){scanf("%d",&Max[i][j]);}}printf("请分别输入系统给每个进程已分配的各类资源数\n");for(i=0; i<N; i++){for(j=0; j<M; j++){scanf("%d",&Allocation[i][j]);}}//printf("请分别输入每个进程还需要每种资源的个数\n");for(i=0; i<N; i++){for(j=0; j<M; j++){Need[i][j]=Max[i][j]-Allocation[i][j];}}printf("信息输入完毕\n");for(i=0; i<N; i++){sequence[i]=i;}print();safe=check_safe(); //检查初始状态是否安全if(0 == safe){printf("系统现处于不安状态，不能为进程分配资源，进入死锁状态。
操作系统的死锁检测与避免
操作系统的死锁检测与避免死锁是操作系统中常见的一个问题，指的是多个进程因为互相等待资源而陷入无法继续执行的状态。
当出现死锁时，系统无法正常工作，用户体验受到严重影响。
因此，操作系统需要具备死锁检测与避免的功能，以保证系统稳定性和可靠性。
一、死锁的定义和特征死锁是指两个或多个进程无限期地等待某些资源，而无法继续执行的状态。
要发生死锁，必须满足以下四个必要条件：1. 互斥条件：每个资源只能被一个进程占用，其他进程必须等待释放。
2. 占有和等待条件：进程已经获得资源的同时又申请新的资源。
3. 不可抢占条件：已分配的资源不能被强制性地剥夺。
4. 循环等待条件：存在一个进程资源的循环链，每个进程都在等待下一个进程的资源。
二、死锁的检测方法为了及时发现死锁，操作系统通常会采用以下两种死锁检测的方法之一：1. 资源分配图法：将资源和进程之间的关系表示为一个资源分配图，通过遍历图来检测是否存在环路。
如果存在环路，则表示系统发生了死锁。
2. 银行家算法：银行家算法是一种预防死锁的算法，通过判断系统资源的分配情况和进程的最大资源需求，来判断是否会发生死锁。
如果不会发生死锁，那么允许进程请求资源；否则，拒绝进程的资源请求。
三、死锁的避免方法为了避免死锁的发生，操作系统可以采取以下几种策略：1. 资源预分配：在进程执行前，通过分析进程对资源的需求，提前进行资源的合理分配。
这种方法需要事先获得进程的资源请求序列，并且不会导致资源浪费。
2. 有序资源请求：要求进程只能按照某种预定义的顺序请求资源，避免进程之间形成循环等待的条件。
3. 资源剥夺和回收：当某个进程等待时间过长或者已经执行完毕时，操作系统可以剥夺该进程的资源，并分配给其他进程。
这种方法可以打破循环等待条件。
4. 资源合并和分割：当某个进程请求多个资源时，操作系统可以尝试将多个资源合并为一个，并且保证合并后还可以满足其他进程的需要。
这样就可以避免死锁的产生。
在实际操作系统中，通常会结合多种方法来进行死锁的检测和避免。
死锁避免实验报告
沈阳工程学院学生实验报告（课程名称：操作系统）一、实验题目死锁避免实验。
二、实验要求编写一段程序模拟银行家算法。
三、实验目的多个进程动态地共享系统的资源时可能会产生死锁现象。
银行家算法是通过对资源的分配进行动态地检查来达到避免死锁的目的。
本实验通过模拟银行家算法的应用，使读者了解银行家算法的执行过程。
从而进一步理解死锁产生的条件和避免死锁问题产生的方法。
四、实验原理分析⑴死锁的产生必须同时满足4个条件：●互斥条件，即一个资源每次只能由一个进程占用。
●请求与保持条件，即一进程请求资源不能满足时，它必须等待，同时它仍保持已得到的所有其它资源。
●不可剥夺条件，任何一个进程不能抢占另一个进程已经获得且未释放的资源。
●环路等待条件，系统进入死锁的状态时，进程和资源之间形成一个封闭的环路。
⑵银行家算法是一种具有代表性的避免死锁的算法。
银行家算法为资源分配定义了两种状态，安全状态和不安全状态。
●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。
处于安全状态的系统一定没有死锁发生。
●不安全状态：当系统中不存在一个安全序列时系统处于不安全状态。
不安全状态下一定导致死锁发生。
五、实验过程记录1.流程图安全算法流程图银行家算法2.实验结果图1图2图3图43.结果分析1.对于图1来说因为P0 申请的资源大于他所需求的，所以认为此次分配出错2.对于图2来说因为P0申请的资源大于剩余的资源，所以此次分配出错3对于图3来说对于系统安全且能分配序列的t0安全时刻表资源情况进程max Need allocation Work+allocationfinishQ W QWQ W Q WP0 4 5 1 2 3 3 4 11 true P1 3 6 1 2 2 4 6 15 true P2 5 7 1 2 4 5 10 20 trueP0申请资源是的安全性检查资源情况进程work need allocation Work+allocation finish Q W Q W Q W Q WP0 0 7 0 1 4 4 4 11 truep1 4 11 1 2 2 4 6 15 True P2 6 15 1 2 4 5 10 20 TRUE4.对于图4来说因为最大需求大于可利用资源所以系统不安全五、成绩评定优良中及格不及格出勤内容格式分析总评指导教师：年月日源代码#include <iostream>using namespace std;#define False 0#define True 1int Max[100][100]={0};int Allocation[100][100]={0};int Need[100][100]={0};int Available[100]={0};int Work[100]={0};char name[100]={0};int temp[100]={0};int S=100,P=100;int safequeue[100]={0};int Request[100]={0};//void Showdata(){int i,j,k,l;cout<<"\t资源分配情况\n"<<endl;cout<<"\tMax"<<"\t已分配"<<"\tNeed"<<endl;cout<<"\t";for(j=0;j<3;j++){for (i=0;i<S;i++){cout<<name[i]<<" ";}cout<<"\t";}cout<<endl;for(i=0;i<P;i++){cout<<i<<"\t";for (j=0;j<S;j++){cout<<Max[i][j]<<" ";}cout<<"\t";for (k=0;k<S;k++){cout<<Allocation[i][k]<<" ";}cout<<"\t";for (l=0;l<S;l++){cout<<Need[i][l]<<" ";}cout<<endl;}cout<<"\nAvailable"<<endl;for (i=0;i<S;i++){cout<<name[i]<<" ";}cout<<endl;for (i=0;i<S;i++){cout<<Available[i]<<" ";}cout<<endl;}int Judgesafe(){int tempwork[100][100]={0};int i,x,k=0,m,apply,Finish[100]={0};int j;int flag=0;for (i=0;i<S;i++){Work[i]=Available[i];}for(i=0;i<P;i++){apply=0;for(j=0;j<S;j++){if (Finish[i]==False&&Need[i][j]<=Work[j]){apply++;if(apply==S){for(m=0;m<S;m++){tempwork[i][m]=Work[m];Work[m]=Work[m]+Allocation[i][m];}Finish[i]=True;temp[k]=i;i=-1;k++;flag++;}}}}for(i=0;i<P;i++)if(Finish[i]==False){cout<<"系统不安全"<<endl;return -1;}}cout<<"系统是安全的"<<endl;cout<<"分配的序列:";for(i=0;i<P;i++){cout<<temp[i];if(i<P-1) cout<<"->";}cout<<endl;return 0;}void Changedata(int flag){for (int i=0;i<S;i++){Available[i]=Available[i]-Request[i];Allocation[flag][i]=Allocation[flag][i]+Request[i];Need[flag][i]=Need[flag][i]-Request[i];}//void Share(){int i,flag;char ch='Y';cout<<"输入请求资源的进程："<<endl;cin>>flag;if (flag>=P){cout<<"此进程不存在!"<<endl;}else{cout<<"输入此进程对各个资源的请求数量："<<endl;for (i=0;i<S;i++){cin>>Request[i];}for (i=0;i<S;i++){if (Request[i]>Need[flag][i]){cout<<"进程"<<flag<<"申请的资源大于它所需要的资源!"<<endl;cout<<"分配不合理不予分配!"<<endl;ch='N';break;}else if (Request[i]>Available[i]){cout<<"进程"<<flag<<"申请的资源大于可利用的资源。
操作系统中的死锁避免策略
操作系统中的死锁避免策略在操作系统中，死锁是指由于资源竞争而导致进程无法继续执行的现象。
为了解决这个问题，操作系统采用了多种死锁避免策略。
本文将介绍其中的几种常见策略，并分析其优缺点。
1. 死锁预防死锁预防是一种常见的死锁避免策略，它通过限制进程对资源的申请，防止死锁的发生。
其核心思想是破坏死锁的四个必要条件：互斥、占有并等待、不可抢占和循环等待。
具体措施包括：- 互斥条件：对于某些资源，可以将其设置为非互斥的，允许多个进程同时访问。
- 占有并等待条件：要求进程在开始执行之前一次性申请所需的所有资源，避免占有部分资源后再申请其他资源。
- 不可抢占条件：当进程获取到某些资源后，不允许被其他进程抢占。
- 循环等待条件：对系统中所有资源进行全局排序，进程按照顺序申请资源，避免形成循环等待。
2. 资源剥夺资源剥夺是另一种常见的死锁避免策略，它通过剥夺进程当前占有的资源来避免死锁的发生。
当系统检测到死锁的可能时，可以选择抢占进程的资源，分配给其他需要的进程。
资源的选择原则可以采用优先级、等待时间等因素来确定。
3. 死锁检测与恢复死锁检测与恢复是一种被广泛使用的死锁避免策略。
系统周期性地检测死锁的发生，并在检测到死锁时采取相应的恢复措施。
具体流程包括：- 构建资源分配图：将进程和资源之间的关系表示为一个图，根据该图判断是否存在环路。
- 检测死锁：通过遍历资源分配图查找环路，如果存在环路则判断为死锁。
- 恢复操作：一旦检测到死锁，系统可以采取多种策略进行恢复，如终止部分或全部进程、剥夺资源等。
以上是操作系统中常见的死锁避免策略。
每种策略都有其优缺点，具体选择应根据系统需求和性能要求而定。
在实际应用中，多数操作系统会综合运用以上策略以提高死锁避免能力。
总结：操作系统中的死锁是一种由于资源竞争导致的进程无法继续执行的现象。
为了解决死锁问题，操作系统采用了多种死锁避免策略，如死锁预防、资源剥夺和死锁检测与恢复。
每种策略都有其优缺点，必须根据具体情况选择适合的策略。
预防死锁的方法
(2) 从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程：
① Finish［i］=false;
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］
2. 银行家算法
设Requesti是进程Pi的请求向量，如果Requesti［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
操作系统
预防死锁的方法
1.1 预防死锁 1. 摒弃“请求和保持”条件 2. 摒弃“不剥夺”条件 3. 摒弃“环路等待”条件
1.2 系统安全状态
1. 安全状态 在避免死锁的方法中，允许进程动态地申请资源，但系统在进行资源
分配之前，应先计算此次资源分配的安全性。若此次分配不会导致系统进 入不安全状态，则将资源分配给进程； 否则，令进程等待。
假设在T0时刻，进程P1、P2和P3已分别获得5台、2台和2台磁带机，尚有3
台空闲未分配，如下表所示：
进程
P1 P2 P3
最大需求 10 4 9
已分配 5 2 2
可用 3
3. 由安全状态向不安全状态的转换
如果不按照安全序列分配资源，则系统可能会由
安全状态进入不安全状态。例如，在T0时刻以后，P3
又请求1台磁带机，若此时系统把剩余3台中的1台分配 给P3，则系统便进入不安全状态。 因为，此时也无法 再找到一个安全序列， 例如，把其余的2台分配给P2， 这样，在P2完成后只能释放出4台，既不能满足P1尚需 5台的要求，也不能满足P3尚需6台的要求，致使它们 都无法推进到完成，彼此都在等待对方释放资源，即 陷入僵局，结果导致死锁。
操作系统与死锁避免
操作系统与死锁避免操作系统是现代计算机系统中至关重要的组成部分，它负责管理和协调计算机硬件和软件资源，保障计算机系统正常运行。
在操作系统的设计与实现中，解决死锁问题是一个非常重要的议题。
一、什么是死锁？死锁是指在多个进程或线程竞争有限的资源时出现的一种阻塞状态，每个进程都在等待其他进程释放所需的资源，从而陷入无法继续执行的僵局。
二、死锁产生的原因1. 资源竞争：当多个进程同时请求相同的资源时，若这些资源只能被一个进程占用，则有可能发生死锁。
2. 进程推进顺序不当：若进程在申请资源时不按照预定的顺序申请，也可能导致死锁的发生。
3. 资源分配不足：系统的资源总量不能满足所有进程的需求，没有足够的资源分配给每个进程，也是死锁发生的原因之一。
三、死锁避免的方法1. 银行家算法：银行家算法是一种经典的死锁避免方法，它通过对资源分配进行安全性检查，确保分配资源后不会导致死锁的发生。
当进程请求资源时，系统根据银行家算法判断资源分配是否安全，如果安全就分配资源，否则让进程等待。
2. 预防死锁：在系统设计阶段采取一些策略来预防死锁的发生，如避免使用不可抢占的资源、避免使用资源循环等待、合理规划资源的分配等。
3. 检测与解除死锁：通过死锁检测算法，周期性地检测系统是否处于死锁状态。
一旦检测到死锁的存在，可以采取解除死锁的策略，如剥夺某些进程已占用的资源、进行进程终止等。
四、操作系统中的死锁避免实例以银行家算法为例，假设有三个进程（P1、P2、P3）和三个资源（R1、R2、R3），进程对资源的最大需求如下：```进程最大需求P1 (3, 2, 1)P2 (2, 4, 3)P3 (1, 1, 2)```系统中当前资源的分配情况如下：```资源可用量R1 2R2 2R3 2```根据银行家算法，先进行安全性检查，判断当前资源分配是否安全。
假设按照以下顺序分配资源：P1→P3→P2。
分配过程如下：1. 进程P1申请资源，需求为(3, 2, 1)。
操作系统实验三报告-预防进程死锁的银行家算法
操作系统实验报告实验三预防进程死锁的银行家算法学号：班级：姓名：【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）。
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使用C++实现模拟随机算法和银行家算法
2.
（1）了解死锁的产生原因（随机算法）
（2）理解死锁的解决办法（银行家算法）
3•
使用随机算法和银行家算法设计程序
4•
银行家算法流程图
安全性算法流程图
5•
#i nclude <stdio.h>
#i nclude<stdlib.h> typedef struct
{
Available.A += res->A;
Available.B += res->B;
Available.C += res->C;
Allocati on [process].A -= res->A;
Allocati on [process].B -= res->B;
Allocati on[ process].C -= res->C;
〃可分配资源
fscan f(fp1,"%d%d%d",&Available.A，&Available.B,&Available.C);
//最大需求矩阵MAX
for (i=O;i<PNUMBER;i++)
{
fsea nf(fp1,"%d%d%d",&Max[i].A,&Max[i].B,&Max[i].C);
Need[process].A += res->A;
Need[process].B += res->B;
Need[process].C += res->C; }//安全性检查
bool SafeCheck()
{
RES Work;
Work.A = Available.A;
Work.B = Available.B;
〃可分配资源
printf("输入可分配资源\n");
sca nf("%d%d%d",&Available.A,&Available.B,&Available.C);
//最大需求矩阵MAX
printf("输入最大需求矩阵%dx%d\n",PNUMBER,PNUMBER);
for (i=0;i<PNUMBER;i++)
}
void loadC on fig()
{
FILE *fp1;
if ((fp1=fope n("e on fig.txt","r"))==NULL)
{
printf("没有发现配置文件，请手动输入!!!\n"); setCo nfig();
}
else{
int i=0;
printf("发现配置文件，开始导入..\n");
Work.C = Available.C;
boolFi nish[PNUMBER] = {false,false,false};
inti;
intj = 0;
for (i = 0; i < PNUMBER; i++)
{
〃是否已检查过
if(Fini sh[i] == false)
{
//是否有足够的资源分配给该进程
RES Need[PNUMBER];
〃可用资源向量
RES Available={0,0,0};
//安全序列
int safe[PNUMBER];
void setCo nfig()
{
int i=0,j=0;
prin tf("================开始手动配置资源==================\n");
}
//需求矩阵
printf("输入需求矩阵%dx%d\n",PNUMBER,PNUMBER);
for (i=O;i<PNUMBER;i++)
{
sea nf("%d%d%d",&Need[i].A,&Need[i].B,&Need[i].C);
}
prin tf("================结束配置资源==================\n");
{
int A;
int B;
int C;
}RES;
#defi ne false 0
#defi ne true 1
〃系统中所有进程数量
#defi ne PNUMBER 3
//最大需求矩阵
RES Max[PNUMBER];
//已分配资源数矩阵
RES Allocatio n[ PNUMBER];
//需求矩阵
}
//已分配矩阵Alloc
for (i=O;i<PNUMBER;i++)
{
fsea nf(fp1,"%d%d%d",&Alloeatio n[i].A，&Alloeatio n[ i].B,&Alloeati on [i].C);
}
//需求矩阵
for (i=O;i<PNUMBER;i++)
{
fsea nf(fp1,"%d%d%d",&Need[i].A,&Need[i].B,&Need[i].C);
{
sca nf("%d%d%d",&Max[i] .A,&Max[i].B,&Max[i].C);
}
//已分配矩阵Alloc
printf("输入已分矩阵%dx%d\n",PNUMBER,PNUMBER);
for (i=0;i<PNUMBER;i++)
{
sca nf("%d%d%d",&Allocati on [i].A，&Allocatio n[ i].B,&Allocati on [i].C);
if(Need[i].A<=Work.A&&Need[i].B <= Work.B && Need[i].C <= Work.C)
{
〃有则使其执行完成，并将已分配给该进程的资源全部回收
Work.A+=Allocatio n[i].A;
Work.B += Allocatio n[i].B;
Work.C += Allocatio n[i].C;
Allocati on[ process].C += res->C;
Need[process].A -= res->A;
Need[process].B -= res->B;
Need[process].C -= res->C; } //若试探分配后进入不安全状态，将分配回滚void RollBack(i nt process,RES *res)
}
//试探分配
void ProbeAlloc(i nt process,RES *res) {
Available.A -= res->A;
Available.B -= res->B;
Available.C -= res->C;
Allocati on[ process].A += res->A;
Allocati on[ process].B += res->B;