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一、写在前面的银行家算法

银行家算法的由来：

银行家算法是操作系统中最有代表性的死锁避免方案，操作系统作为裸机上安装的第一层软件，起着控制和管理计算机内部软硬件资源，合理组织计算机工作流程，提高计算机工作效率，用户和计算机硬件接口的重要作用。因此操作系统既要保证系统资源的合理分配提高系统资源利用率，同时又要避免死锁等不安全状况的出现，如果这些不安全状况出现操作系统还要解决这些问题，让系统回到安全状态。银行家算法就是在这样的背景下应运而生的。

银行家算法的核心思想：

在进程提出资源申请时，先预判此次分配是否会导致系统进入不安全状态，如果会进入不安全状态，就暂时不答应这次请求，让进程先阻塞等待。

银行家算法的作用：

银行家算法是一种最有代表性的避免死锁的算法。在避免死锁方法中允许进程动态地申请资源，但系统在进行资源分配之前，应先计算此次分配资源的安全性，若分配不会导致系统进入不安全状态，则分配，否则等待。为实现银行家算法，系统必须设置若干数据结构。要解释银行家算法，必须先解释操作系统安全状态和不安全状态。
安全序列是指一个进程序列{P1，…，Pn}是安全的，即对于每一个进程Pi(1≤i≤n），它以后尚需要的资源量不超过系统当前剩余资源量与所有进程Pj (j < i )当前占有资源量之和。
银行家算法的核心它通过自己特有的算法，在每次奉陪给进程系统资源前，先试探性的“假设”分配资源给进程Pi,再通过安全性算法检测此次分配是否会导致系统进入不安全状态，如果分配后系统依然安全则系统将资源正是分配给进程Pi;如果此次分配导致系统进入不安全状态，则暂不分配资源给进程Pi。通过这种机制，系统可以有效的避免死锁的产生，确保系统时时刻刻都处在安全状态。

二、银行家算法的流程

假设系统中有n个进程，m种资源。
每个进程在运行前先声明各种资源的最大需求数，则可用一个m * n的矩阵表示所有进程对各种资源的最大需求数，称为最大需求矩阵Max
同理,系统可以用一个n*m的分配矩阵Allocation,表示对所有进程的资源分配情况。
Max- Allocation =Need矩阵,表示各进程最多还需要多少各类资源。另外，还要用一个长度为m的一维数组Available表示当前系统中还有多少可用资源。
某进程pi向系统申请资源，可用一个长度为m的一维数组Request i表示本次申请的各种资源量
可用银行家算法预判本次分配是否会导致系统进入不安全状态:
①如果 Request i [j]≤Need[i,j] 便转向第二步
②如果 Request i [j]<Availablel] (0sj≤m)，便转向③
③系统试探着把资源分配给进程,并修改相应的数据（并非真的分配,修改数值只是为了做预判)
④操作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,才正式分配;否则，恢复相应数据,让进程阻塞等待。

假设总资源[10,5,7]，本次分配需要的资源数Request 1=(2,1,1)
由总资源数可以得到当前系统可用的资源Available=(3,3,2)

本文标签： 银行家算法操作系统

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