操作系統避免死鎖——銀行家算法實現

銀行家算法是針對操作系統資源分配中可能導致的死鎖問題，主要是通過對資源請求滿足之後的狀態檢測，如果滿足請求之後系統狀態安全，則說明不會產生死鎖，可以滿足申請；如果滿足之後的狀態不安全，則有可能會形成死鎖，故而不能滿足請求。從而達到避免死鎖的發生。

死鎖檢測需要使用安全性算法，該算法只用於對當前狀態是否爲死鎖進行檢測，這裏用於在銀行家算法中對於滿足請求之後的系統狀態進行檢測。其中，死鎖的檢測方法還有RAG圖，該算法也可用於死鎖的檢測。

銀行家算法代碼：

bool bankerAlgorithm()
{
	int pos;
	int i = 0;
	int flag = 0;
	vector<int> request;
	vector<vector<int> > ::iterator p;
	request.resize(Available.size());
	printMatrix(Allocation, Need, Available);
	cout << "請輸入申請資源的進程號：";
	while (cin >> pos)
	{
		if (pos >= 0 && pos <= Need.size())
		{
			break;
		}
		else
		{
			cout << "進程號輸入錯誤，請重新輸入：";
		}
	}
	cout << "請輸入" << pos << "進程的各個資源申請個數：";
	for (auto &i : request)
	{
		cin >> i;
	}
	if (matrixGreatJudgment(request, Need[pos]))
	{
		cout << "請求大於合法需求！" << endl;
		return false;
	}
	else if (matrixGreatJudgment(request, Available))
	{
		cout << "系統當前可用資源數不滿足需求！" << endl;
		return false;
	}

	/******             試分配            ************/
	vector<vector<int> >bankAll = Allocation;
	vector<vector<int> >bankNeed = Need;
	vector<int> bankAvailable = Available;

	addMatrix(bankAll[pos], request);

	for (i = 0; i < bankNeed[pos].size(); i++)
	{
		bankNeed[pos][i] -= request[i];
		bankAvailable[i] -= request[i];
	}

	for (auto &k : bankNeed[pos])
	{
		if (k != 0)
		{
			flag = 1;
			break;
		}
	}
	if (flag == 0)//當前申請的資源滿足lpos進程的運行條件，運行結束，回收資源 ，進程撤銷
	{
		bankAvailable=addMatrix(bankAvailable, bankAll[pos]);//回收資源
		bankAll.erase(bankAll.begin() + pos);//進程撤銷
		bankNeed.erase(bankNeed.begin() + pos);//進程撤銷
	}
	//試分配結束
	cout << "試分配後拷貝矩陣狀態：" << endl;
	printMatrix(bankAll, bankNeed, bankAvailable);
	if (securityAlgorithm(bankAll, bankNeed, bankAvailable))
	{
		cout << "該申請可以滿足!滿足之後的矩陣狀態爲："<<endl;
		Need = bankNeed;
		Allocation = bankAll;
		Available = bankAvailable;
		printMatrix(Allocation, Need, Available);
		return true;
	}
	else
	{
		cout << "滿足需求會使陷入不安全狀態，不能滿足需求!矩陣不發生改變" << endl;
		printMatrix(Allocation, Need, Available);
		return false;
	}
}

 

在其實現過程中，由於我們要知道滿足請求之後的系統狀態，所以我們需要進行試分配，通過矩陣的拷貝，對拷貝來的矩陣副本進行分配，並檢測分配後的狀態。下面這段就是對矩陣的拷貝和拷貝後的預分配處理。

/******             試分配            ************/
	vector<vector<int> >bankAll = Allocation;
	vector<vector<int> >bankNeed = Need;
	vector<int> bankAvailable = Available;

	addMatrix(bankAll[pos], request);

	for (i = 0; i < bankNeed[pos].size(); i++)
	{
		bankNeed[pos][i] -= request[i];
		bankAvailable[i] -= request[i];
	}

 

其中有考慮到分配後進程所有資源均被滿足，進程執行完後撤銷，釋放所有已佔用資源，因此下面這段代碼實現了該部分功能。

for (auto &k : bankNeed[pos])
	{
		if (k != 0)
		{
			flag = 1;
			break;
		}
	}
	if (flag == 0)//當前申請的資源滿足lpos進程的運行條件，運行結束，回收資源 ，進程撤銷
	{
		bankAvailable=addMatrix(bankAvailable, bankAll[pos]);//回收資源
		bankAll.erase(bankAll.begin() + pos);//進程撤銷
		bankNeed.erase(bankNeed.begin() + pos);//進程撤銷
	}

 最後來看一下整個代碼吧！Banker's Algorithm Code