本文主要是介绍【操作系统】银行家算法避免死锁,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
系统安全状态的定义
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。
虽然并非所有的不安全状态都必然会转为死锁状态,但当系统进入不安全状态后,便有可能进而进入死锁状态;反之,只要系统处于安全状态,系统便可避免进入死锁状态。
因此,避免死锁的实质在于:系统在进行资源分配时,如何使系统不进入不安全状态。
利用银行家算法避免死锁
1.银行家算法中的数据结构
(1) 可利用资源向量Available。这是一个含有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,其初始值是系统中所配置的该类全部可用资源的数目,其数值随该类资源的分配和回收而动态地改变。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R j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R j类资源K个,方能完成其任务。
上述三个矩阵间存在下述关系:
Need[i, j]=Max[i, j]-Allocation[i, j]
2.银行家算法
设Request i是进程Pi的请求向量,如果Request i[j]=K,表示进程P i需要K个R j类型的资源。当P i发出资源请求后,系统按下述步骤进行检查:
(1) 如果Request i[j]≤Need[i,j],便转向步骤(2);否则认为出错,因为它所需要的资源数已超过它所宣布的最大值。
(2) 如果Request i[j]≤Available[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P i,并修改下面数据结构中的数值:
Available[j]:= Available[j]-Request i[j];
Allocation[i,j]:= Allocation[i,j]+Request i[j];
Need[i,j]:= Need[i,j]-Request i[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。若安全,才正式将资源分配给进程Pi,以完成本次分配;否则,将本次的试探分配作废,恢复原来的资源分配状态,让进程Pi等待。
3.安全性算法
系统所执行的安全性算法可描述如下:
(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目,它含有m个元素,在执行安全算法开始时,Work:=Available。
② Finish,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:
① Finish[i]=false;
② Need[i,j]≤Work[j];若找到,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[j]+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.银行家算法实例
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图示。 (先忽略P1第二行的括号)
(1) T0时刻的安全性:利用安全性算法对 T0时刻的资源分配情况进行分析如下图可知,在 T0时刻存在着一个安全序列{P1,P3,P4,P2,P0},故系统是安全的。
(2) P1请求资源:P1发出请求向量Request1(1,0,2),系统按银行家算法进行检查:
① Request1(1,0,2)≤Need1(1,2,2)
② Request1(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,形成的资源变化情况如下图圆括号所示
④ 再利用安全性算法检查此时系统是否安全。如图所示。
(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:
① Request4(3,3,0)≤Need4(4,3,1);
② Request4(3,3,0)≥Available(2,3,0),让P4等待。 (附:操作系统第三版这里写成了≤符号,需更正)
(4) P0请求资源:P0发出请求向量Requst0(0,2,0),系统按银行家算法进行检查:
① Request0(0,2,0)≤Need0(7,4,3);
② Request0(0,2,0)≤Available(2,3,0);
③ 系统暂时先假定可为P0分配资源,并修改有关数据,如图所示。
(5) 进行安全性检查:可用资源Available(2,1,0)已不能满足任何进程的需要,故系统进入不安全状态,此时系统不分配资源。
本文由Cout_Sev 搜集整理
自《计算机操作系统(第三版)》(西安电子科技大学出版社),
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