操作系统实验报告

操作系统实验报告学院：信息科学与工程学院指导老师：胡小龙一、实验目的1、增强学生对计算机操作系统基本原理、基本理论、基本算法的理解2、提高和培养学生的动手能力二、实验题目银行家算法模拟三、题目分析1.银行家算法中的数据结构（1）可利用资源向量Available，其中每个元素代表一类可利用资源数目，其初始值是系统中所配置的该类的全部可利用资源的数目（2）最大需求矩阵Max，它定义系统中n个进程中的每一个进程对m类资源的最大需求（3）分配矩阵Allocation，它定义系统中每一类资源当前已分配给每一进程的资源数（4）需求矩阵Need，表示每一进程尚需的各类资源数上述算法结构存在下述关系Need[i,j]=Max[i,j]-Alocation[i,j]2.银行家算法设Requesti是进程Pi的请求向量，当pi发出资源请求后，系统按照下述步骤进行检查：（1）如果Requesti[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Requesti[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pi，并修改下面的数据结构中的数值：Available.i-=res-i;Allocation[process].i+=res-i;Need[process].i-=res-i;（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，已完成此次分配；否则，将本次的试探分配作废，分配回滚。Available.i+=res-i;Allocation[process].i-=res-i;Need[process].i+=res-i;//资源分配请求boolrequest(intprocess,RESOURCE*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()){returntrue;}else{printf(安全性检查失败。原因：系统将进入不安全状态，有可能引起死锁。\n);printf(正在回滚...\n);RollBack(process,res);}}else{printf(安全性检查失败。原因：请求向量大于可利用资源向量。\n);}}else{printf(安全性检查失败。原因：请求向量大于需求向量。\n);}returnfalse;}3.安全性算法（1）设置两个向量：i工作向量Work,表示系统可提供给进程继续运行所需的各类资源数目，在执行安全算法开始时：Work=AvailableiiFinish,表示系统是否有足够的资源分配给进程，是指运行完成。开始时：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满足下述条件的进程：iFinish[i]=false;iiNeed[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，并释放出分配给他的资源Work[j]=Work[j]+Allocation[i,j];Finish[i]=true;Gotostep2;(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。//安全性检查boolSafeCheck(){RESOURCEWork=Available;boolFinish[PROCESSES_NUMBER]={false,false,false,false,false};inti;intj=0;for(i=0;iPROCESSES_NUMBER;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;iPROCESSES_NUMBER;i++){if(Finish[i]==false){returnfalse;}}returntrue;}四、源代码banker.h#pragmawarning(disable:4996)typedefintbool;#definefalse0#definetrue!false//系统中所有进程数量#definePROCESSES_NUMBER5typedefstruct{intA;intB;intC;}RESOURCE;//最大需求矩阵RESOURCEMax[PROCESSES_NUMBER]={{7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3}};//已分配资源数矩阵RESOURCEAllocation[PROCESSES_NUMBER]={{0,1,0},{2,0,0},{3,0,2},{2,1,1},{0,0,2}};//需求矩阵RESOURCENeed[PROCESSES_NUMBER]={{7,4,3},{1,2,2},{6,0,0},{0,1,1},{4,3,1}};//可用资源向量RESOURCEAvailable={3,3,2};intsafe[PROCESSES_NUMBER];main.c#includestdio.h#includestring.h#includebanker.h//试探分配voidProbeAlloc(intprocess,RESOURCE*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voidRollBack(intprocess,RESOURCE*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boolSafeCheck(){RESOURCEWork=Available;boolFinish[PROCESSES_NUMBER]={false,false,false,false,false};inti;intj=0;for(i=0;iPROCESSES_NUMBER;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;iPROCESSES_NUMBER;i++){if(Finish[i]==false){returnfalse;}}returntrue;}//资源分配请求boolrequest(intprocess,RESOURCE*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()){returntrue;}else{printf(安全性检查失败。原因：系统将进入不安全状态，有可能引起死锁。\n);printf(正在回滚...\n);RollBack(process,res);}}else{printf(安全性检查失败。原因：请求向量大于可利用资源向量。\n);}}else{printf(安全性检查失败。原因：请求向量大于需求向量。\n);}returnfalse;}//输出资源分配表voidPrintTable(){printf(\t\t\t*********资源分配表*********\n);printf(ProcessMaxAllocationNeedAvailable\n);printf(ABCABCABCABC\n);printf(P0%d%d%d%d%d%d%d%d%d%d%d%d\n,Max[0].A,Max[0].B,Max[0].C,Allocation[0].A,Allocation[0].B,Allocation[0].C,Need[0].A,Need[0].B,Need[0].C,Available.A,Available.B,Available.C);printf(P1%d%d%d%d%d%d%d%d%d\n,Max[1].A,Max[1].B,Max[1].C,Allocation[1].A,Allocation[1].B,Allocation[1].C,Need[1].A,Need[1].B,Need[1].C);printf(P2%d%d%d%d%d%d%d%d%d\n,Max[2].A,Max[2].B,Max[2].C,Allocation[2].A,Allocation[2].B,Allocation[2].C,Need[2].A,Need[2].B,Need[2].C);printf(P3%d%d%d%d%d%d%d%d%d\n,Max[3].A,Max[3].B,Max[3].C,Allocation[3].A,Allocation[3].B,Allocation[3].C,Need[3].A,Need[3].B,Need[3].C);prin