死锁避免与银行家算法
银行家的基本思路
- 银行家拥有一笔周转资金，客户申请贷款
- 检查客户信用，了解客户投资前景，判断有误出现呆账坏账的危险。
- 确无危险，才贷出
操作系统<————>银行家
操作系统管理的资源<————>周转资金
进程<————>要求贷款的客户
银行家算法主要的目的：避免死锁的发生
操作系统的思路
前提：采用动态资源分配策略
银行家算法：每个进程提出资源申请时，加上一道检查
假设分配，检查系统是否安全
- 安全，则实施分配
- 不安全，则不分配，进程阻塞等待
主要思想：动态检测资源分配，以确保系统一直处于安全状态
安全状态
- 安全状态不是死锁状态
- 安全状态一定可以避免死锁
- 死锁状态一定是不安全状态
- 不安全状态有可能是死锁
安全状态：当前状态下至少能找到一个安全序列
不安全状态：当前状态下没有安全序列
安全序列————各进程能一次满足资源需求并允许完成的一个序列
| 最大需求 | 当前需求 | 尚需 | |
|---|---|---|---|
| p0 | 10 | 5 | 5 |
| p1 | 4 | 2 | 2 |
| p2 | 9 | 2 | 7 |
系统剩余3台
p1分配2，用完释放3，则系统剩余5
p0分配5，用完释放10，则系统剩余10
p2分配7，用完释放9，则系统剩余12
存在安全序列<p1,p0,p2>，所以当前状态是安全的。
把操作系统看做是银行家，操作系统管理的资源相当于银行家管理的资金，进程向操作系统请求分配资源相当于用户向银行家贷款。操作系统按照银行家的过着为进程分配资源。
1.银行家算法中的数据结构
(1) 可利用资源向量Available。这是一个含有m个元素的数组，其中的每一个元素代表一类可利用的资源数目，其初始值是系统中所配置的该类全部可用资源的数目，其数值随该类资源的分配和回收而动态地改变。如果Available［j］=K，则表示系统中现有Rj类资源K个。
(2) 最大需求矩阵Max。这是一个n×m的矩阵，它定义了系统中n个进程中的每一个进程对m类资源的最大需求。如果Max［i,j］=K，则表示进程i需要Rj类资源的最大数目为K。
(3) 分配矩阵Allocation。这也是一个n×m的矩阵，它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Allocation［i,j］=K，则表示进程i当前已分得Rj类资源的数目为K。
(4) 需求矩阵Need。这也是一个n×m的矩阵，用以表示每一个进程尚需的各类资源数。如果Need［i,j］=K，则表示进程i还需要Rj类资源K个，方能完成其任务。
Need［i,j］=Max［i,j］-Allocation［i,j］
银行家算法的实现
- 进程申请资源的情况
设Requesti是进程Pi的请求向量，如果Requesti［j］=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，并修改下面数据结构中的数值：
Available［j］∶=Available［j］-Requesti［j］;
Allocation［i,j］∶=Allocation［i,j］+Requesti［j］;
Need［i,j］∶=Need［i,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。若安全，才正式将资源分配给进程Pi，以完成本次分配；否则， 将本次的试探分配作废，恢复原来的资源分配状态，让进程Pi等待。