[发明专利]避免死锁的资源分配方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机系统技术领域，更为具体地，涉及一种避免死锁的资源分配方法及系统。

背景技术

在计算机系统的使用中，经常出现多个并发进程抢占同一资源的现象。如果进行占用资源的顺序不合理，则有可能出现死锁。为了避免死锁的出现，程序设计者有必要保证各个进程对资源的占用处于一种“安全状态”。安全状态是指系统能按某种顺序，例如按照P1，P2，....Pn这样一个安全序列，为每个进程分配其所需资源，直到最大需求，使每个进程都可顺序完成。若系统不存在一个安全序列，则系统处于不安全状态。

避免死锁所处理的问题就是如何保证在每次分配资源之后，整个系统都能处于安全状态。经典的解决方案是所谓的“银行家算法”，此算法对于每次的资源申请都去做一次模拟运算，即所谓的“安全性检查”，看是否在资源分配后每个进程都能顺利完成。如果可以则接受请求，分配资源；否则拒绝请求。假设在进程数N固定，单一资源的情形下，银行家算法的运行原理主要分为以下4步：

步骤1：正确性判断。如果资源请求量大于现存的剩余资源总量，则直接拒绝分配。

步骤2：假设资源y是可分配的，确定分配后的进程序列。

步骤3：对分配后的进程序列做安全性检查，确保N个进程中的每一个都可以拥有足够的资源顺利完成；

步骤4：将没有通过安全性检查的进程序列恢复至分配前的状态。

作为银行家算法的一个实施例，图1示出了传统的银行家算法的流程。

如图1所示，设x表示现有资源剩余量，共有N个进程，r[i]与a[i]分别表示第i个进程的资源需求量与资源占有量，且r[i]<r[i+1]，即各进程按资源需求量从小到大有序排列，bank(i,y)表示为资源需求量第i小的进程分配y个单位的资源,分配成功返回1，拒绝分配返回-1。具体地流程如下所示：

S101：输入进程排序号i与资源申请量y；

S102：判断资源申请量y是否大于剩余总资源量x（即y>x），如果是，进入S103，否则进入S104；

S103：申请失败，return-1；

S104：记录分配后的变量值，即r_j=r[i]-y，a_j=a[i]+y，j=i。

S105：判断j>1且r_j<r[j-1]，如果是，进入S106，否则进入S107。

S106：变更进程序列排名，即r[j]=r[j-1]，a[j]=a[j-1]，--j，然后返回S105重新进行判断。

S107：确定排序为i的进程下降至第j位，即r[j]=r_j，a[j]=a_j。

S108：对分配后的进程序列做安全性检查，即x-=y，s=x。

S109：循环计算第k个进程所获取的资源量，即s+=a[k]，++k。

S110：判断系数变量k是否小于等于进程总数N，即k<=N，如果是，进入S111，否则进入S112。

S111：判断r[k]>s，如果是，返回S109，否则进入S112。

S112：判断k>N，如果是，进入S113，否则进入S114。

S113：申请成功，返回return1。

S114：恢复变量至原状态，即x+=y，r_j=r[j]，a_j=a[j]，k=j。

S115：判断k<i，如果是，进入S116，否则，进入S117。

S116：恢复进程排序r[j]=r[j+1]；a[j]=a[j+1]，++k，返回S115。

S117：r[i]=r_j+y，a[i]=a_j-y。

S118：申请失败，return-1。

从银行家算法的运行原理，再结合图1所示的流程可以看出，银行家算法在理论上是出色的，但在算法性能上却存在着本质的不足。对于每一次资源申请其都要做一整套的流程判断才能最终得到结论，这一点阻碍了其应用。通过分析可以大致计算出，算法运行一次的运算量在接受申请时约为3（i-j）+N步，拒绝申请时约为5(i-j)+N步。在具体的工程中，实时用户往往要求有更好的响应速度，这一点该算法无法满足用户的需求。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种避免死锁的资源分配方法及系统，以在多个并发进程中实现对资源分配的合理性及实时性。

根据本发明的一个方面，提供一种避免死锁的资源分配方法，包括：

按照进程对资源的需求量从小到大对进程进行排序；