【操作系统】实验：进程死锁

一、实验目的

二、实验要求

三、实验步骤

四、核心代码

五、记录与处理

六、思考

七、完整报告和成果文件提取链接

一、实验目的

1掌握死锁的基本概念；

2理解死锁的必要条件；

3理解避免死锁的方法、安全状态等重要概念；

4了解银行家算法——避免死锁的一种重要方法，理解算法思想及

具体实现。

二、实验要求

1.模拟实现银行家算法

2.本实验要求学生编写和调试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，有效地防止和避免死锁的发生。

3.用银行家算法实现资源分配。

4.进程可动态地申请资源和释放资源，系统按各进程的申请动态地分配资源。

5.要求程序具有显示和打印各进程的某一时刻的资源分配表和安全序列；显示和打印各进程依次要求申请的资源号以及为某进程分配资源后的有关资源数据。

三、实验步骤

1.初始状态安全性检查

2.各进程请求资源，银行家算法完成分配

流程图举例：

四、核心代码

void show() {//展示当前的各个矩阵的情况 cout<<"系统当前剩余可用资源如下："<<endl;for(int i=0; i<m; i++) {cout<<Available[i]<<" ";}cout<<endl;cout<<"系统当前资源分配如下："<<endl;cout<<"进程名\t"<<"Max\t"<<"Allocation\t"<<"Need"<<endl;for(int i=0; i<n; i++) {cout<<"P"<<i<<'\t';for(int j=0; j<m; j++)cout<<Max[i][j]<<" ";cout<<'\t'<<"  ";for(int j=0; j<m; j++)cout<<Allocation[i][j]<<" ";cout<<'\t'<<" ";for(int j=0; j<m; j++)cout<<Need[i][j]<<" ";cout<<endl;}
}
void safe() {//判断初始资源是否安全 int cnt=0;for(int i=0; i<m; i++)work[i]=Available[i];//将初始的资源数赋值给workfor(int i=0; i<n; i++) {//判断是否存在安全序列int flag=1;if(over[i])continue;else {//判断当前可用资源数是否大于Need矩阵for(int j=0; j<m; j++) {if(Need[i][j]>work[j]) {flag=0;break;}}}if(flag==1) {//满足条件就更新work数组；并且重头开始遍历over[i]=true;for(int j=0; j<m; j++) {work[j]=work[j]+Allocation[i][j];}list[cnt++]=i;i=-1;}}int demo=1;for(int i=0; i<n; i++) {if(!over[i]) {cout<<"该序列不安全，应该禁止分配！"<<endl;demo=0;exit(0);}}if(demo==1) {cout<<"该状态安全，其中一个安全序列为：";for(int i=0; i<n; i++) {cout<<"P"<<list[i]<<" ";}cout<<endl;}
}void process() {//判断某个进程是否可以请求资源分配 cout<<"请输入你想分配资源的进程号(0-n-1)："<<endl;int id;cin>>id;int Request[M];cout<<"请输入你想为该进程分配的资源数："<<endl;memset(work,0,sizeof work);for(int i=0; i<m; i++)cin>>Request[i];int flag=1,flag2=1;for(int i=0; i<m; i++) {if(Request[i]>Need[id][i]) {flag=0;break;}}if(flag==0) {cout<<"请求资源数大于需求资源数，拒绝分配！"<<endl;continues();}for(int i=0; i<m; i++) {if(Request[i]>Available[i]) {flag2=0;break;}}if(flag2==0) {cout<<"请求的资源数大于剩余可用资源数，拒绝分配！"<<endl;continues();}if(flag==1&&flag2==1) { //满足基本请求条件for(int i=0; i<m; i++) {work[i]=Available[i];work[i]-=Request[i];Need[id][i]-=Request[i];Allocation[id][i]+=Request[i];Available[i]-=Request[i];}memset(over,false,sizeof over);//初始化序列为未判断memset(list,0,sizeof list);//清空安全序列数组int cnt=0;for(int i=0; i<n; i++) {//判断是否存在安全序列int flag=1;if(over[i])continue;else {//判断当前可用资源数是否大于Need矩阵for(int j=0; j<m; j++) {if(Need[i][j]>work[j]) {flag=0;break;}}}if(flag==1) {//满足条件就更新work数组；并且重头开始遍历over[i]=true;for(int j=0; j<m; j++) {work[j]=work[j]+Allocation[i][j];}list[cnt++]=i;i=-1;}}int demo=1;for(int i=0; i<n; i++) {if(!over[i]) {show();cout<<"该序列不安全，应该禁止分配！"<<endl;demo=0;break;}}if(demo==0) {for(int i=0; i<m; i++) {Need[id][i]+=Request[i];Allocation[id][i]-=Request[i];Available[i]+=Request[i];}show();continues();}if(demo==1) {show();cout<<"该状态安全，其中一个安全序列为："<<endl;for(int i=0; i<n; i++) {cout<<"P"<<list[i]<<" ";}cout<<endl;continues();}}
}

五、记录与处理

输入的进程数和资源数如图所示：

选择进行进程请求分配并且输入分配资源的进程号和资源数：

显示当前序列不安全：

六、思考

死锁避免和死锁预防的区别和联系是什么？

1.区别：

处理方式：死锁预防是计算机操作系统在设计时确定资源分配算法，通过破坏产生死锁的必要条件来严格防止死锁的出现。这通常涉及到在资源分配之前对系统状态进行静态分析，并预先采取措施来避免死锁。而死锁避免则更侧重于在系统运行过程中动态地避免死锁的发生。它通过对进程发出的每一个系统能够满足的资源申请进行动态检查，根据检查结果决定是否分配资源，以预防死锁的发生。

系统性能影响：虽然死锁预防能够严格地防止死锁的出现，但它可能严重地影响系统性能，因为可能需要限制资源的并发访问，以降低死锁的风险。而死锁避免则相对灵活，它可以在满足系统性能要求的同时，动态地调整资源的分配，以减少死锁的可能性。

2.联系：

死锁避免和死锁预防都是为了解决计算机系统中的死锁问题，以提高系统的稳定性和效率。它们都关注资源的分配和使用，试图通过合理的策略来避免死锁的发生。此外，虽然它们在处理死锁问题的方式和侧重点上有所不同，但在某些情况下，也可以结合使用，以提供更全面和有效的死锁解决方案。

综上所述，死锁避免和死锁预防在处理死锁问题时有着不同的策略和方法，但它们都是为了提高计算机系统的稳定性和效率，解决可能出现的死锁问题。