操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)---用銀行家算法和隨機(jī)算法實(shí)現(xiàn)資源分配

上傳人：奔*** IP屬地：河北更新時(shí)間：2024-03-01 格式：doc 頁(yè)數(shù)：13 大小：93.50KB 人氣指數(shù)：12 舉報(bào) 版權(quán)申訴

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文檔簡(jiǎn)介

1、　　用銀行家算法和隨機(jī)算法實(shí)現(xiàn)資源分配　　一、需求分析　　為了了解系統(tǒng)的資源分配情況，假定系統(tǒng)的任何一種資源在任一時(shí)刻只能被一個(gè)進(jìn)程使用。任何進(jìn)程已經(jīng)占用的資源只能由進(jìn)程自己釋放，而不能由其他進(jìn)程搶占。當(dāng)進(jìn)程申請(qǐng)的資源不能滿(mǎn)足時(shí)，必須等待。因此，只要資源分配算法能保證進(jìn)程的資源請(qǐng)求，且不出現(xiàn)循環(huán)等待

2、，則系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)死鎖。　　要求編寫(xiě)系統(tǒng)進(jìn)行資源調(diào)度的程序。一個(gè)是隨機(jī)動(dòng)態(tài)地進(jìn)行資源分配的模擬程序，即只要系統(tǒng)當(dāng)前剩余資源滿(mǎn)足進(jìn)程的當(dāng)前請(qǐng)求，就立即將資源分配給進(jìn)程，以觀(guān)察死鎖產(chǎn)生情況；一個(gè)是采用銀行家算法，有效地避免死鎖的產(chǎn)生。　　二、概要設(shè)計(jì)　　1、系統(tǒng)的主要功能&l

3、t;/p>　　采用銀行家算法，有效地避免死鎖的產(chǎn)生。　　3、運(yùn)行環(huán)境要求　　WINDOWS VC　　4、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容概述　　模擬進(jìn)程的資源分配算法，了解死鎖的產(chǎn)生和避

4、免的方法。　　三、詳細(xì)設(shè)計(jì)　　要求　　設(shè)計(jì)3~4個(gè)并發(fā)進(jìn)程，共享系統(tǒng)的10個(gè)同類(lèi)不可搶占的資源。各進(jìn)程動(dòng)態(tài)進(jìn)行資源的申請(qǐng)和釋放。　　用銀行家算法和隨機(jī)算法分別設(shè)計(jì)一個(gè)資源分配程序，運(yùn)行這兩個(gè)程序，

5、觀(guān)察系統(tǒng)運(yùn)行情況，并對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的每一步情況進(jìn)行顯示。　　提示　?。?）初始化這組進(jìn)程的最大資源請(qǐng)求和依次申請(qǐng)的資源序列。把各進(jìn)程已占用和需求資源情況記錄在進(jìn)程控制塊中。假定進(jìn)程控制塊的格式如圖所示，其中進(jìn)程的狀態(tài)有：就緒、等待和完成。當(dāng)系統(tǒng)不能滿(mǎn)足進(jìn)程的資源請(qǐng)求時(shí)，進(jìn)程處于等待態(tài)。資源需求總量表示進(jìn)程運(yùn)行過(guò)程中隊(duì)資源

6、的總的需求量。　　已占資源量表示進(jìn)程目前已經(jīng)得到但還未歸還的資源量。因此，進(jìn)程在以后還需要的剩余資源量等于資源需求總量減去已占資源量。顯然每個(gè)進(jìn)程的資源需求總量不應(yīng)超過(guò)系統(tǒng)擁有的資源總量。　?。?）銀行家算法分配資源的原則是：當(dāng)某個(gè)進(jìn)程提出資源請(qǐng)求時(shí)，假定先分配資源給它，然后查找各進(jìn)程的剩余請(qǐng)求，檢查系統(tǒng)的剩余資源量是否由于進(jìn)程的分配而導(dǎo)致系統(tǒng)死鎖。若能

7、，則讓進(jìn)程等待，否則，讓進(jìn)程的假分配變?yōu)檎娣峙洹?lt;/p>　　①查找各進(jìn)程的剩余請(qǐng)求，檢查系統(tǒng)的剩余資源量是否能滿(mǎn)足其中一進(jìn)程。如果能，則轉(zhuǎn)②②將資源分配給所選的進(jìn)程，這樣，該進(jìn)程已獲得資源量最大請(qǐng)求，最終能運(yùn)行完。標(biāo)記這個(gè)進(jìn)程為終止進(jìn)程，并將其占有的全部資源歸還給系統(tǒng)。　　重復(fù)第①步和第②步，直到所有進(jìn)程都標(biāo)記為終止進(jìn)程，或直到一個(gè)死鎖發(fā)生。若所有進(jìn)程都標(biāo)記為終

8、止進(jìn)程，則梯田的初始狀態(tài)是安全的，否則為不安全的。若安全，則正式將資源分配給它，否則，假定的分配作廢，讓其等待。　?、塾捎阢y行家算法可以避免死鎖，為了觀(guān)察死鎖現(xiàn)象的發(fā)生，要求采用兩個(gè)算法：銀行家算法和隨機(jī)算法。隨機(jī)算法的分配原則是：當(dāng)進(jìn)程申請(qǐng)資源時(shí)，如果系統(tǒng)現(xiàn)存資源數(shù)能滿(mǎn)足進(jìn)程的當(dāng)前申請(qǐng)量，就把資源分配給進(jìn)程，否則，讓其等待。這樣，隨機(jī)算法可能引起死鎖。

9、;　　一資源分配模擬算法總框圖　　四、源代碼　　#include <iostream>　　#include<vector>　　#include<fstream><p&

10、gt;　　using namespace std;　　const int TASK_RUNNING=0;　　const int TASK_SUCCEED=1;　　const int TASK_WAITTING=2;　　const int TASK_RLength=10;&

11、lt;/p>　　int Rcs-left=RLength;　　ofstream ff("result.txt");　　class pcb　　{<

12、;b>　　public:　　int p_pid;　　int p_stat;　　int p_apply;　　int p_occupy;　　bool p_issuc;

13、　　int p_require;　　pcb(int id, int require)　　{　　p_pid=id;　　p_require=require;

14、　p_stat=TASK-RUNNING;　　p_occupy=0;　　p_issuc=false;　　p_apply=0;　　}　　friend ostream & operator

15、<<(ostream&cout,const pcb&p)　　{　　cont<<p.p_pid<<'t'<<p.p_stat<<'\t'<<p.p_require<<'\t'

16、;<<p.p_occupy<<endl;　　return cout;　　}　　};　　void rand (vector<int>&resource,v

17、ector<pcb>&pgrp);　　void banker(vector<int>&resource,vector<pcb>&pgrp);　　int main()　　vector<int>resource;<p

18、>　　vector<pcb>pgrp;　　vector<int>::iterator r;　　vector<pcb>::iterator p;　　cout<<"ENTER THE MAX NUMBER FOR THE REQUESTED RESOUR

19、CE:"<<endl;　　cout<<"ID\tREQUESTED"<<endl;　　ff<<"ENTER THE MAX NUMBER FOR THE REQUESTED RESOURCE:"<<endl;<p&g

20、t;　　ff<<"ID\tREQUESTED"<<endl;　　int id,qty;　　for(int i(1);i<=4;i++)　　{　　do

21、;　　{　　cout<<i<<'\t';　　ff<<i<<'\t';　　cin>>qty;</p&

22、gt;　　ff<<qty<<endl;　　} while(qty>Rcs_left||qty<1);　　pgrp.insert(pgrp.begin(),pcb(i,qty));　　}<p

23、>　　//輸入各進(jìn)程申請(qǐng)資源的總量，以及初始化各進(jìn)程；　　cout<<"ALOGRITHM"<<endl　　<<"Random(R)"<<'\t'　　<<"Banker(B)&quo

24、t;<<endl　　<<"ANY OTHER KEY TO QUIT"<<endl;　　ff<<"ALOGRITHM"<<endl　　<<"Random(R)"<<

25、9;\t'　　<<"Banker(B)"<<endl　　<<"ANY OTHER KEY TO QUIT"<<endl;　　char choice;　　cin>>c

26、hoice;　　ff<<choice<<endl;　　if(choice=='R'||choice=='r' )　　rand(resource,pgrp);　　else if(choice=='B'|

27、|choice=='b')　　banker(resource,pgrp);　　else 　　return(0);　　rerurn(1);　　}</b&g

28、t;　　void rand (vector<int>&resource,vector<pcb>&pgrp);　　{　　vector<pcb>::iterator p,q;　　vect

29、or<pcb>::iterator current;　　vector<int>::iterator r;　　int temp;　　cout<<"NOW-----BANKER ALOGRITHM"<<endl;

30、　　ff<<"NOW-----BANKER ALOGRITHM"<<endl;　　for(;;)　　{　　//select a TASK_RUNNIG

31、 process,maybe different from the former one;　　for (p=pgrp.begin();p!=pgrp.end();p++)　　{　　if(p-p_stat=TASK-RUNNING;)&

32、lt;b>　　{　　current=p;　　break;　　}　　}　　if(curren

33、t->p_apply==0)　　{　　cout<<"ENTER THE APPLY FOR THE PROCESS\n"<<current->p_pid<<'\t';　　ff<<&

34、quot;ENTER THE APPLY FOR THE PROCESS\n"<<current->p_pid<<'\t';　　cin>>temp;　　ff<<temp<<endl;　　while(temp>p-&g

35、t;p_require-p->p_occupy)　　{　　cout<<"beyond the real need!"<<endl;　　cout<<"ENTER THE APPLY FOR THE PROC

36、ESS\n"<<current->p_pid<<'\t';　　ff<<"beyond the real need!"<<endl;　　ff<<"ENTER THE APPLY FOR THE PROCESS\n"<&l

37、t;current->p_pid<<'\t';　　cin>>temp;　　ff<<temp<<endl;　　}　　p->p_apply=temp;</p

38、>　　}　　//input the apply for the current process;　　if(current->p_apply >Rcs_left)　　{ //has problem<p&

39、gt;　　//apply too much,please wait---　　current->p_stat=TASK_WAITTING;　　cout<<endl<<current->p_pid<<"is waitting\n";　　ff<&

40、lt;endl<<current->p_pid<<"is waitting\n";　　for(p=pgrp.begin();p!=pgrp.end();p++)　　{　　if(p->p_stat==TASK_RUNNIN

41、G) break;　　}　　if(p==pgrp.end())　　{　　cout<<"LOCKED!!!"<<endl;&l

42、t;p>　　ff<<"LOCKED!!!"<<endl;　　exit(1);　　}　　//滿(mǎn)足該進(jìn)程當(dāng)前的申請(qǐng)　　resource.insert(

43、resource.begin(),current->p_apply,current->p_pid);　　cout<<temp<<"\tresources are accepted for"<<p->p_pid<<endl;　　cout<<endl;</

44、p>　　ff<<temp<<"\tresources are accepted for"<<p->p_pid<<endl;　　ff<<endl;　　Rcs_left-=current->p_appl

45、y;　　current->p_occupy+=current->p_apply;　　current->p_occupy=0;　　//看該進(jìn)程是否已滿(mǎn)足　　if(current->p_occupy<current->p_require)&

46、lt;/p>　　{　　pcb proc(*current);　　pgrp.erase(current);　　pgrp.insert(pgrp.end(),proc);　　//current->p_ap

47、ply=0;　　//delete current and insert into the end　　continue;//go on and should select another process　　}　　//s

48、ucceed　　cout<<endl<<"process\t"<<p-p_pid<<"\thas succeed!!"<<endl;　　ff<<endl<<"process\t"<<

49、;p-p_pid<<"\thas succeed!!"<<endl;　　Rcs_left+=current->p_apply;　　resource.clear();　　current->p_stat=TASK_SUCCEED;<

50、p>　　//　　current->p_occupy=0;　　for (p=pgrp.begin();p!=pgrp.end();p++)　　{　　if(p->p_stat==TA

51、SK_WAITTING) 　　break;　　}　　if(p==pgrp.end())　　{　　for(q=pgrp

52、.begin();q!=pgrp,end();q++)　　{　　if(q->p_stat==TASK_RUNNING)　　break;　　}</p

53、>　　if(q==pgrp,end())　　{　　cout<<"SUCCEED!!"<<endl;　　ff<<"SUCCEED!!"<<endl;</p&

54、gt;　　exit(0);　　}　　else continue;　　//there is a process in the queue;　　}</b&

55、gt;　　for(p=pgrp.begin();p!=pgrp.end();p++)　　{　　if(p->p_stat==TASK_WAITTING&&Rcs_left>=p->p_apply)<

56、;b>　　break;　　}　　if(p!=pgrp.end())　　{　　p->p_stat==TASK_RUNNING ;<p&g

57、t;　　pcb proc(*p);　　pgrp.erase(p);　　pgrp.insert(pgrp.end(),proc);　　continue; 　　}　　else&l

58、t;/b>　　{　　cout<<"LOCKED!!!"<<endl;　　ff<<"LOCKED!!!"<<endl;　　e

59、xit(1);　　}　　}　　}　　void banker(vector<int>&resource,vector&l

60、t;pcb>&pgrp);　　{　　vector<pcb>::iterator p;　　vector<int>::iterator r;　　vector<pcb>::iterator

61、current,q;　　vector<int>::iterator r;　　pcb proc(0,0);　　int length;　　cout<<"NOW-----BANKER ALOGRITHM"<<endl;&l

62、t;/p>　　ff<<"NOW-----BANKER ALOGRITHM"<<endl;　　for(;;)　　{　　for(p=pgrp.begin();p!=pgr

63、p.end();p++)　　{　　if(p->p_stat==TASK_RUNNING)　　{　　current=p;　　brea

64、k;　　}　　}　　if(current->p_apply ==0)　　{　　cout&l

65、t;<"ENTER THE APPLY FOR THE PROCESS\n"<<current->p_pid<<'\t';　　ff<<"ENTER THE APPLY FOR THE PROCESS\n"<<current->p_pid<<'\t'

66、;　　cin>>current->p_apply;　　ff<<current->p_apply<<endl;　　while(current->p_apply>current->p_require>current->p_occupy)&l

67、t;/p>　　{　　cout<<cout<<"ENTER THE APPLY FOR THE PROCESS\n"<<current->p_pid<<'\t';　　ff<<cout<

68、<"ENTER THE APPLY FOR THE PROCESS\n"<<current->p_pid<<'\t';　　cin>>current->p_apply;　　ff<<current->p_apply<<endl;</p

69、>　　}　　}　　if(p->p_apply>Rcs_left;　　{　　current->p_stat=TAS

70、K_WAITTING;　　proc=*current;　　pgrp.erase(current);　　pgrp.insert(pgrp.end()),proc);　　cout<<endl<<p->p_pid<<"is w

71、aiting!"<<endl;　　ff<<endl<<p->p_pid<<"is waiting!"<<endl;　　continue;　　}

72、　　//假定對(duì)申請(qǐng)資源的進(jìn)程分配資源　　pcb backup(*current);　　//backup　　length=Rcs_left;　　current->p_occupy+=cur

73、rent->p_apply;　　length-=current->p_apply;　　if(current->p_occupy==current->p_require)　　length-=current->p_require　　current

74、->p_issuc=true;　　for(p=pgrp.begin();p!=pgrp.end();p++)　　{　　if(p->p_stat==TASK_SUCCEED) CONTINUE;　　if(p==curre

75、nt&&p-p_issuc==true)　　continue;　　if((p->p_require-p->p_occupy)>length) continue;　　else<

76、;p>　　{　　p->p_issue=true;　　length+=p->p_occupy;　　continue;　　}

77、　　}　　//檢查是否還有標(biāo)志位未設(shè)置的進(jìn)程　　for(p=pgrp.begin();p!=pgrp.end();p++)　　{　　if(p->p_issuc==fal

78、se&&p->p_stat!=TASK_SUCCEED) break;　　}　　if(p!=pgrp.end())　　{　　current->p_occupy=bac

79、kup.p_occupy;　　current->p_stat=TASK_WAITTING;　　cout<<endl<<current->p_pid<<"is waiting."<<endl;　　ff<<endl<&l

80、t;current->p_pid<<"is waiting."<<endl;　　proc=*current;　　pgrp.erase(current);　　pgrp.insert(pgrp.end()),proc);　　f

81、or(p=pgrp.begin();p!=pgrp.end();p++)　　p->p_issuc==false;　　continue;　　}　　//分配安全，可對(duì)程序進(jìn)行實(shí)際的分配</

82、p>　　resource.insert(resource.end(),current->p_apply,current->p_pid);　　Rcs_left-=current->apply;　　cout<<endl<<current->p_pid<<"get

83、"<<current->p_apply<<"resource(s)!"<<endl;　　ff<<endl<<current->p_pid<<"get"<<current->p_apply<<"resource(s)!&quo

84、t;<<endl;　　current->p_apply=0;　　if(current->p_occupy<current->p_require)　　{　　proc=*current;</p&g

85、t;　　pgrp.erase(current);　　pgrp.insert(pgrp.end()),proc);　　for(p=pgrp.begin();p!=pgrp.end();p++)　　p->p_issuc==false;<b&g

86、t;　　continue;　　} 　　current->p_stat=TASK_ SUCCEED　　current->p_occupy=0;　　cout<<endl<<cur

87、rent->p_pid<<"has finished!!!"<<endl;　　ff<<endl<<current->p_pid<<"has finished!!!"<<endl;　　//歸還全部系統(tǒng)資源<

88、;p>　　resource.clear();　　Rcs_left+=current->p_require;　　for(p=pgrp.begin();p!=pgrp.end();p++)　　{　　if(p->p_sta

89、t==TASK_WAITTING) 　　break;　　}　　if(p==pgrp.end())　　{　　fo

90、r(p=pgrp.begin();q!=pgrp.end();q++)　　{　　if(q->q_stat==TASK_RUNNING) 　　break;　　}<

91、/b>　　if(q==pgrp.end())　　{　　cout<<endl<<"SUCCEED!!"<<endl;　　ff<<endl<<"

92、;SUCCEED!!"<<endl;　　exit(0);　　}　　else　　continue;&

93、lt;/p>　　}　　proc=*p;　　pgrp.erase(p);　　pgrp.insert(pgrp.end()),proc);　　p->p_stat=TA

94、SK_RUNNING;　　continue;　　}　　}　　五、系統(tǒng)測(cè)試及調(diào)試　　1、實(shí)際測(cè)試數(shù)

95、據(jù)　　/*程序演示結(jié)果如下：*/　　ENTER THE MAX NUMER FOR THE REQUESTED RESOURCE:　　ID REQUESTED　　1 3<p

96、>　　2 5　　3 7　　4 9　　ALOGRITHM　　Random(R) Banker(B

97、)　　ANY OTHER KEY TO QUIT　　r　　NOW------BANKER ALOGRITHM　　ENTER THE APPLY FOR THE PROCESS

98、　　4 2　　2 resourceare accepted for 4　　ENTER THE APPLY FOR THE PROCESS　　3 3　　3 resourceare accepted for 3&

99、lt;/p>　　ENTER THE APPLY FOR THE PROCESS　　2 5　　5 resourceare accepted for 2　　process 2 has succeed!

100、　ENTER THE APPLY FOR THE PROCESS　　1 2　　2 resourceare accepted for 1　　ENTER THE APPLY FOR THE PROCESS　　4 4

101、　　4 is waiting　　ENTER THE APPLY FOR THE PROCESS　　3 2　　2 resourceare accepted for 3

102、　ENTER THE APPLY FOR THE PROCESS　　1 2　　beyond the real need!　　ENTER THE APPLY FOR THE PROCESS　　1 1</b&g

103、t;　　1 resourceare accepted for 1　　process 1 has succeed!!　　LOCKED!!!　　*/<

104、b>　　2、預(yù)期的結(jié)果　　3、系統(tǒng)測(cè)試結(jié)論　　六、心得體會(huì)　　七、主要參考文獻(xiàn)　　[1]、張麗芬劉利雄王全玉操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

105、教程清華大學(xué)出版社2006,3　　[2]、張堯?qū)W.史美林. 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程.清華大學(xué)出版社 2000第2版　　[3]、尤晉元.史美林.陳向群. Windows操作系統(tǒng)原理（重點(diǎn)大學(xué)計(jì)算機(jī)教材）.清華大學(xué)出版社 2001年8月第1版　　[4]、蔣東興.Windows Sockets網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)大全.清華大學(xué)出

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