死锁避免——银行家算法（简述）

Posted 2023-02-25 汤米先生

1.算法介绍

银行家算法最早是为解决银行贷款问题而提出的，在多个用户申请贷款时，首先要确定资源充足，也就是申请资源数目不应超过系统拥有的资源总量，如果符合，则认为系统处于安全状态，把资源分配给该进程，否者，认定系统处于不安全状态，让进程等待，等待其他进程释放资源后，再做处理。

2.算法变量

由于算法的需要，我们要设置4个变量，分别为：

1. 当前可利用资源（Available）：表示当前可利用的资源数目。这个比以下的三个变量要高一个层面。如果Available[j]=K，则表示系统中现有Rj类资源K个。
2. 最大需求（Max）： 表示某个进程对某种资源的最大需求。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. 当前分配资源数(Allocation)：表示某个进程当前以分得某类资源的数目。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（Need）：表示某个进程离完成任务还需的各类资源数。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。
   注：R为资源集合的类型。
   有关系：

Need[i, j]=Max[i, j]-Allocation[i, j]

3.算法内容

银行家算法又包含了安全性算法，两者共同构成了银行家算法，下面就来说一下两种算法的步骤和联系。

3.1银行家算法

设Request i是进程Pi的请求向量，如果Request_i[j]=K，表示进程P_i需要K个R_i类型的资源。当P_i发出资源请求后，系统按下述步骤进行检查：

1. 因为，它所需要的资源数不能超过它的最大值。所以要满足：Request_i [j]<=Need[i,j]

2. 然后要有足够多的资源，所以要满足：Request_i [j]≤Available[j]

3. 系统试探着把资源分配给进程P_i，并修改下面数据结构中的数值：

   Available[j]:= Available[j]-Request_i[j]；

   Allocation[i,j]:= Allocation[i,j]+Request_i[j]；

   Need[i,j]:= Need[i,j]-Request_i[j]；

4. 运用安全性算法来检查安全性，从而决定是否真正要分配资源。

3.2安全性算法

首先设置两个变量：

1. Work：它表示系统可提供给进程继续运行所需的各类资源数目，开始默认值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Finish[i]=false；当有足够资源，再令Finish[i]=true。

2. 从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程：

   (1). Finish[i]=false；

   (2). Need[i,j]≤Work[j]；

• 若能找到符合上面两个条件的进程，执行步骤3，依次对所以进程进行测试。
• 当所有进程满足Finish[i]=true 或者 有一个进程不满足 Need[i,j]≤Work[j]时，执行步骤4，来判断是否处于安全状态。

3. 当进程P_i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：

   (1) Work[j]:= Work[j]+Allocation[i,j]；

   (2) Finish[i]:=true；

   (3) 重复执行步骤2

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。