進程死結終結者——銀行家演算法

在學習作業系統中進程的時候，會接觸到進程死結這個名稱。那麼什麼是進程死結？

 

進程死結指的是：如果多個進程同時佔有對方需要的資源而同時請求對方的資源，而它們在得到請求之前不會釋放所佔有的資源，那麼就會導致死結的發生，也就是進程不能實現同步。

 

那麼死結是怎樣產生的？

死結的產生有四個必要條件：

互斥條件：即一個資源每次只能被一個進程使用（在作業系統中這是真實存在的情況）

保持和等待條件：有一個進程已獲得了一些資源，但因請求其他資源被阻塞時，對已獲得的資源保持不放

不剝奪條件：有些系統資源是不可剝奪的，當某個進程已獲得這種資源後，系統不能強行收回，只能由進程使用完成時自己釋放

環路等待條件：若干個進程形成環形鏈，每個都佔用對方要申請的下一個資源

 

而避免死結最具有代表性的就是——銀行家演算法

至於什麼是銀行家演算法，這裡就不再贅述了，說實話，單憑概念很難理解它的含義，還是通過講解例子，來理解到底什麼是銀行家演算法。

 

例題：假設系統中有三類互斥資源R1、R2、R3，可用資源數分別是9、8、5.在T0時刻，系統中有P1、P2、P3、P4和P5五個進程，這些進程對資源的最大需求量和已指派的資源數如下所示，如果進程按照______序列執行，那麼系統狀態是安全的。

 解答過程：

從題目給出的進程資源表可以看出，對於資源R1、R2、R3，它們已經提前各自分配了一部分，現在我們看一下，是否還有剩餘。

R1=9-（1+2+2++1）=2

R2=8-（2+1+1+2+1）=1

R3=5-（1+1+3）=0

同時，對於五個進程，系統分配給了他們各自一部分資源，這一部分資源是否能夠滿足他們，根據還需資源=最大需求量—已指派資源數來求，結果如下 

資源 進程	最大需求量 R1    R2   R3	已指派資源數 R1    R2   R3	剩餘資源 R1    R2   R3	還需資源數 R1    R2   R3
P1	6     5    2	1     2    1	2     1    0	5     3    1
P2	2     2    1	2     1    1		0     1    0
P3	8     1    1	2     1    0		6     0    1
P4	1     2    1	1     2    0		0     0    1
P5	3     4    4	1     1    3		2     3    1

很明顯，“剩餘資源”只能滿足進程P2的要求

資源 進程	最大需求量 R1    R2   R3	已指派資源數 R1    R2   R3	剩餘資源 R1    R2   R3	還需資源數 R1    R2   R3
P2	2     2    1	2     1    1	2     1    0	0     1    0

那麼就先開始運行進程P2。當P2運行之後，已“分配的資源”要釋放出來，此時剩餘資源=上一個進程的剩餘資源+“已指派資源”（中P2已經執行完畢了）

資源 進程	最大需求量 R1    R2   R3	已指派資源數 R1    R2   R3	剩餘資源 R1    R2   R3	還需資源數 R1    R2   R3
P2	2     2    1	2     1    1	4     2    1	0     1    0

根據比較可以看出“剩餘資源”完全滿足進程P4，以此類推，可以得到最後的結果表

資源 進程	最大需求量 R1    R2   R3	已指派資源數 R1    R2   R3	剩餘資源 R1    R2   R3	還需資源數 R1    R2   R3
			2     1    0
P2	2     2    1	2     1    1	4     2    1	0     1    0
P4	1     2    1	1     2    0	5     4    1	0     0    1
P1	6     5    2	1     2    1	6     6    2	5     3    1
P5	3     4    4	1     1    3	8     7    2	2     3    1
P3	8     1    1	2     1    0	10    8    2	6     0    1

銀行家是計算並不難，主要就是有些繁瑣，在計算的時候需要耐心。