银行家算法（操作系统）

前言：银行家算法就真的是银行家算法。可以用银行贷款的实例来类比银行家算法。

一、银行贷款问题

假设有一家银行有一笔m亿的资金，n个客户需要贷款，他们都和银行签订了贷款协议，每个客户所需要贷款的资金不同，且都不超过m亿，但是他们加起来的总贷款和远远超过了m亿。那银行怎样贷款给客户才能使之运转正常呢？

二、银行家算法

1、银行家算法基本思想

在资源分配前，判断系统是否处于安全的状态。若处于安全的状态，就把资源分配给申请的进程，如果处于不安全的状态则令申请资源分配的进程阻塞，不响应其资源申请。

安全状态：就是系统按照安全序列，为每个相交往的进程分配所需的资源，使每个进程都能在有限的时间内结束。

2、银行家算法的数据结构

1. 可利用资源向量Available：这是含有m个元素的数组，表示当前系统还有多少可以利用的资源可供分配。
2. 最大需求矩阵Max：这是一个n*m的矩阵，定义了n个进程中的每一个进程对m类资源的最大需求。
3. 分配矩阵Allocation：这是一个n*m的矩阵，表示系统中每一类资源已分配给每一个进程的资源数。
4. 需求矩阵Need：这是一个n*m的矩阵，表示每一个进程尚需的各类资源数。
5. 资源申请向量Requesti[j]：表示进程pi申请k个j类资源。

3、银行家算法

1. 如果 Request + Allocation <= Max成立，接着执行步骤2,；否则说明进程的j类资源申请超过了其最大需求量，报错中断返回。
2. 如果 Request <= Available成立，接着执行步骤3；否则说明系统中现有的j类资源不能满足进程pi的资源申请。结束算法返回。
3. 系统试探着把资源分配给进程，并修改下面数据结构中的值：
   • Available = Available - Request
   • Allocation = Allocation + Request
   • Need = Need - Request
4. 调用系统安全性算法，检查此次资源分配后系统是否处于安全状态。若安全，满足进程pi的资源申请；否则，将本次试探分配作废，恢复原来资源分配的状态，不响应进程pi的资源申请，让pi等待。

4、安全性算法

（1）设置两个向量

1. 工作向量Work：表示系统可提供给进程继续运行所需的各类资源数目，在算法开始时，Work = Available。
2. Finish：表示是否有足够的资源分配给进程，使之运行完成。有就true，没有就false。

（2）在进程集合中找到满足以下条件的进程：

1. Finish[i] = false;
2. Need[i,j] <=Work[j];

如果找到了，接着执行步骤（3）

（3）当进程pi获得资源后，可以顺利执行，完毕后释放所分配的资源。

1. Work = Work + Allocation
2. Finish = true
3. 返回第二步

（4）如果所有进程的finish都为true，表示系统处于安全状态。

三、总结

1. 了解系统当前可分配的资源数目，进程已经分配的资源数目，进程还需分配的资源数目，进程一共需要的资源数目。
2. 向系统提交申请资源的请求，系统先试着分配给所有的进程（找到一个安全序列）如果申请满足系统的约定，则分配；否则不分配。
3. 调用系统安全分配算法，看是否安全（找到了安全序列），就真的分配给进程。