1、银行家算法安全性序列分析摘要：在操作系统的处理机调度的过程中，由于竞争资源或者进程间推进顺序非法，都会导致死锁的发生。本文主要研究如何利用银行家算法可以避免死锁，并分析银行家算法安全性序列。关键词：银行家算法；安全性序列；避免死锁引言处理死锁的方法主要包括预防死锁、避免死锁、检测死锁和解除死锁。而利用银行家算法可以避免死锁，在这一避免死锁的过程中，银行家算法安全性序列分析是尤为重要的。1. 银行家算法中的数据结构 （1） 空闲资源向量 Available。这是一个数组，它里面包括 m 个元素，这些元素都可以分别用来表示一种空闲的资源的数量的多少，系统中存储的这种全部空闲的资源的数量的多少为它的
2、初始值，随该类资源的分配和回收，其数值发生动态地改变。如果 Availablej=K，那么，系统中当前存在 K 个 Rj 类资源。（2） 最大需求矩阵 Max。Max 矩阵是 nm 维的，该矩阵定义了系统中n 个进程中的每一个进程对 m 类资源的最大需求。如果 Maxi,j=K ，那么，进程 i 需要 Rj 类资源的最大数量的多少为 K。（3） 分配矩阵 Allocation。Allocation 矩阵是 nm 维的，该矩阵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 Allocationi,j=K ，那么，进程 i 当前已分得 Rj 类资源的数量的多少为 K。（4） 需求矩阵 N
3、eed。Need 矩阵是 nm 维的，该矩阵定义了所有进程仍然需求的各类资源数。如果 Needi,j=K，那么，为了能够完成其任务，进程i 还需要 Rj 类资源 K 个。 Needi,j=Maxi,j-Allocationi,j2. 银行家算法设 Requesti 是进程 Pi 的请求向量，如果 Requestij =K ，表示进程 Pi 需要 K 个 Rj 类型的资源。当 Pi 发出资源请求后，系统按下述步骤进行检查：（1） 如果 RequestijNeed i,j ，便转向步骤 2；否则认为出错，因为它所需要的资源数大于它仍然需要的最大值。（2） 如果 RequestijAvailable
4、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，并修改下面数据结构中的数值：Available j=Available j-Requestij;Allocationi,j=Allocationi,j+Requesti j ;Needi,j=Needi,j-Requesti 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。如果安全，就正式将资源分配给进程 Pi，从而实现本次分配；反之，取消这次的试探分配，保持上一次的资源分配状态，让进程 Pi 等待。3. 安全性算法 （1） 设置两个向量： 工作向量 Work
5、：它表示系统可提供给进程继续运行所需的各类资源数量的多少，它含有 m 个元素，在执行安全算法开始时，Work =Available； 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 Finishi=false ；当有足够资源分配给进程时， 再令 Finishi=true 。（2） 从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程： Finishi=false； Needi,jWorkj ； 如果找到，那么，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：Workj= Worki+Allo
6、cationi,j;Finishi= true;go to step 2;（4） 如果所有进程的 Finishi=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. 银行家算法安全性序列分析之例 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表 1 所示。表 1 T0 时刻的资源分配表Max Allocation Need Available资源情况进程 A B C A B C A B C A B CP0 7 5 3 0 1 0 7 4 3P1 3 2 2 2 0 0
7、 1 2 2P2 9 0 2 3 0 2 6 0 0P3 2 2 2 2 1 1 0 1 1P4 4 3 3 0 0 2 4 3 13 3 2（1）T0 时刻的安全性： 表 2 T0 时刻的安全序列Work Need Allocation Work+Allocation资源情况进程A B C A B C A B C A B CFinishP1 3 3 2 1 2 2 2 0 0 5 3 2 TRUEP3 5 3 2 0 1 1 2 1 1 7 4 3 TRUEP4 7 4 3 4 3 1 0 0 2 7 4 5 TRUEP2 7 4 5 6 0 0 3 0 2 10 4 7 TRUEP0 10
8、 4 7 7 4 3 0 1 0 10 5 7 TRUE（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： Request1（1, 0, 2）Need1（1, 2, 2） Request1（1, 0, 2）Available1（3, 3, 2） 系统先假定可为 P1 分配资源，并修改 Available, Allocation1 和 Need1向量，由此形成的资源变化情况如表 2 所示。表 2 系统先假定可为 P1 分配资源时刻的资源分配表Max Allocation Need Available资源情况进程 A B C A B C A B
9、 C A B CP0 7 5 3 0 1 0 7 4 3P1 3 2 2 3 0 2 0 2 0P2 9 0 2 3 0 2 6 0 0P3 2 2 2 2 1 1 0 1 1P4 4 3 3 0 0 2 4 3 12 3 0 再利用安全性算法检查此时系统是否安全。表 3 P1 申请资源时的安全性检查Work Need Allocation Work+Allocation资源情况进程A B C A B C A B C A B CFinishP1 2 3 0 0 2 0 3 0 2 5 3 2 TRUEP3 5 3 2 0 1 1 2 1 1 7 4 3 TRUEP4 7 4 3 4 3 1 0
10、 0 2 7 4 5 TRUEP2 7 4 5 6 0 0 3 0 2 10 4 7 TRUEP0 10 4 7 7 4 3 0 1 0 10 5 7 TRUE（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： Request4（3, 3, 0）Need4（4, 3, 1）; Request4（3, 3, 0） Available（2, 3, 0） ，让 P4 等待。参考文献：1 崔建平. 深入探讨银行家算法J. 科技信息( 学术研究), 2008,(17) . 2 侯刚. 深入解析银行家算法J. 潍坊学院学报, 2006,(02) . 3 曹现玲. 浅谈银行家算法J. 中国科技信息, 2008,(16) . 4 仲兆满,管燕. 银行家算法的改进及其在操作系统上的推广J. 连云港师范高等专科学校学报, 2002,(02) . 5 王继奎,王会勇. 基于银行家算法的进程安全序列全搜索算法J. 甘肃科学学报, 2009,(02) .
