Linux上怎么做死鎖

本篇內(nèi)容主要講解“Linux上怎么做死鎖”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“Linux上怎么做死鎖”吧!

簡介

死鎖 (deallocks)：  是指兩個或兩個以上的進程(線程)在執(zhí)行過程中，因爭奪資源而造成的一種互相等待的現(xiàn)象，若無外力作用，它們都將無法推進下去。此時稱系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)或系統(tǒng)產(chǎn)生了死鎖，這些永遠在互相等待的進程(線程)稱為死鎖進程(線程)。  由于資源占用是互斥的，當某個進程提出申請資源后，使得有關進程(線程)在無外力協(xié)助下，永遠分配不到必需的資源而無法繼續(xù)運行，這就產(chǎn)生了一種特殊現(xiàn)象死鎖。

一種交叉持鎖死鎖的情形，此時執(zhí)行程序中兩個或多個線程發(fā)生***堵塞(等待)，每個線程都在等待被其它線程占用并堵塞了的資源。例如，如果線程 1 鎖住了記錄 A  并等待記錄 B，而線程 2 鎖住了記錄 B 并等待記錄 A，這樣兩個線程就發(fā)生了死鎖現(xiàn)象。在計算機系統(tǒng)中 ,  如果系統(tǒng)的資源分配策略不當，更常見的可能是程序員寫的程序有錯誤等，則會導致進程因競爭資源不當而產(chǎn)生死鎖的現(xiàn)象。

產(chǎn)生死鎖的四個必要條件

(1) 互斥條件：一個資源每次只能被一個進程(線程)使用。

(2) 請求與保持條件：一個進程(線程)因請求資源而阻塞時，對已獲得的資源保持不放。

(3) 不剝奪條件 : 此進程(線程)已獲得的資源，在末使用完之前，不能強行剝奪。

(4) 循環(huán)等待條件 : 多個進程(線程)之間形成一種頭尾相接的循環(huán)等待資源關系。

圖 1. 交叉持鎖的死鎖示意圖：

注釋：在執(zhí)行 func2 和 func4 之后，子線程 1 獲得了鎖 A，正試圖獲得鎖 B，但是子線程 2 此時獲得了鎖 B，正試圖獲得鎖 A，所以子線程  1 和子線程 2 將沒有辦法得到鎖 A 和鎖 B，因為它們各自被對方占有，永遠不會釋放，所以發(fā)生了死鎖的現(xiàn)象。

使用 pstack 和 gdb 工具對死鎖程序進行分析

pstack 在 Linux 平臺上的簡單介紹

pstack 是 Linux(比如 Red Hat Linux 系統(tǒng)、Ubuntu Linux  系統(tǒng)等)下一個很有用的工具，它的功能是打印輸出此進程的堆棧信息?？梢暂敵鏊芯€程的調(diào)用關系棧。

gdb 在 Linux 平臺上的簡單介紹

GDB 是 GNU 開源組織發(fā)布的一個強大的 UNIX 下的程序調(diào)試工具。Linux 系統(tǒng)中包含了 GNU 調(diào)試程序 gdb，它是一個用來調(diào)試 C 和  C++ 程序的調(diào)試器?？梢允钩绦蜷_發(fā)者在程序運行時觀察程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和內(nèi)存的使用情況 .

gdb 所提供的一些主要功能如下所示：

1 運行程序，設置能影響程序運行的參數(shù)和環(huán)境 ;

2 控制程序在指定的條件下停止運行;

3 當程序停止時，可以檢查程序的狀態(tài);

4 當程序 crash 時，可以檢查 core 文件;

5 可以修改程序的錯誤，并重新運行程序;

6 可以動態(tài)監(jiān)視程序中變量的值;

7 可以單步執(zhí)行代碼，觀察程序的運行狀態(tài)。

gdb 程序調(diào)試的對象是可執(zhí)行文件或者進程，而不是程序的源代碼文件。然而，并不是所有的可執(zhí)行文件都可以用 gdb  調(diào)試。如果要讓產(chǎn)生的可執(zhí)行文件可以用來調(diào)試，需在執(zhí)行 g++(gcc)指令編譯程序時，加上 -g  參數(shù)，指定程序在編譯時包含調(diào)試信息。調(diào)試信息包含程序里的每個變量的類型和在可執(zhí)行文件里的地址映射以及源代碼的行號。gdb  利用這些信息使源代碼和機器碼相關聯(lián)。gdb 的基本命令較多，不做詳細介紹，大家如果需要進一步了解，請參見 gdb 手冊。

清單 1. 測試程序

#include <unistd.h>  #include <pthread.h>  #include <string.h>   pthread_mutex_t mutex1 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;  pthread_mutex_t mutex2 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;  pthread_mutex_t mutex3 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;  pthread_mutex_t mutex4 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;   static int sequence1 = 0;  static int sequence2 = 0;   int func1()  {     pthread_mutex_lock(&mutex1);     ++sequence1;     sleep(1);     pthread_mutex_lock(&mutex2);     ++sequence2;     pthread_mutex_unlock(&mutex2);     pthread_mutex_unlock(&mutex1);      return sequence1;  }   int func2()  {     pthread_mutex_lock(&mutex2);     ++sequence2;     sleep(1);     pthread_mutex_lock(&mutex1);     ++sequence1;     pthread_mutex_unlock(&mutex1);     pthread_mutex_unlock(&mutex2);      return sequence2;  }   void* thread1(void* arg)  {     while (1)     {         int iRetValue = func1();          if (iRetValue == 100000)         {             pthread_exit(NULL);         }     }  }   void* thread2(void* arg)  {     while (1)     {         int iRetValue = func2();          if (iRetValue == 100000)         {             pthread_exit(NULL);         }     }  }   void* thread3(void* arg)  {     while (1)     {         sleep(1);         char szBuf[128];         memset(szBuf, 0, sizeof(szBuf));         strcpy(szBuf, "thread3");     }  }   void* thread4(void* arg)  {     while (1)     {         sleep(1);         char szBuf[128];         memset(szBuf, 0, sizeof(szBuf));         strcpy(szBuf, "thread3");     }  }   int main()  {     pthread_t tid[4];     if (pthread_create(&tid[0], NULL, &thread1, NULL) != 0)     {         _exit(1);     }     if (pthread_create(&tid[1], NULL, &thread2, NULL) != 0)     {         _exit(1);     }     if (pthread_create(&tid[2], NULL, &thread3, NULL) != 0)     {         _exit(1);     }     if (pthread_create(&tid[3], NULL, &thread4, NULL) != 0)     {         _exit(1);     }      sleep(5);     //pthread_cancel(tid[0]);      pthread_join(tid[0], NULL);     pthread_join(tid[1], NULL);     pthread_join(tid[2], NULL);     pthread_join(tid[3], NULL);      pthread_mutex_destroy(&mutex1);     pthread_mutex_destroy(&mutex2);     pthread_mutex_destroy(&mutex3);     pthread_mutex_destroy(&mutex4);      return 0;  }

清單 2. 編譯測試程序

[dyu@xilinuxbldsrv purify]$ g++ -g lock.cpp -o lock -lpthread

清單 3. 查找測試程序的進程號

[dyu@xilinuxbldsrv purify]$ ps -ef|grep lock   dyu       6721  5751  0 15:21 pts/3    00:00:00 ./lock

清單 4. 對死鎖進程***次執(zhí)行 pstack(pstack –進程號)的輸出結(jié)果

[dyu@xilinuxbldsrv purify]$ pstack 6721   Thread 5 (Thread 0x41e37940 (LWP 6722)):   #0  0x0000003d1a80d4c4 in __lll_lock_wait () from /lib64/libpthread.so.0   #1  0x0000003d1a808e1a in _L_lock_1034 () from /lib64/libpthread.so.0   #2  0x0000003d1a808cdc in pthread_mutex_lock () from /lib64/libpthread.so.0   #3  0x0000000000400a9b in func1() ()   #4  0x0000000000400ad7 in thread1(void*) ()   #5  0x0000003d1a80673d in start_thread () from /lib64/libpthread.so.0   #6  0x0000003d19cd40cd in clone () from /lib64/libc.so.6   Thread 4 (Thread 0x42838940 (LWP 6723)):   #0  0x0000003d1a80d4c4 in __lll_lock_wait () from /lib64/libpthread.so.0   #1  0x0000003d1a808e1a in _L_lock_1034 () from /lib64/libpthread.so.0   #2  0x0000003d1a808cdc in pthread_mutex_lock () from /lib64/libpthread.so.0   #3  0x0000000000400a17 in func2() ()   #4  0x0000000000400a53 in thread2(void*) ()   #5  0x0000003d1a80673d in start_thread () from /lib64/libpthread.so.0   #6  0x0000003d19cd40cd in clone () from /lib64/libc.so.6   Thread 3 (Thread 0x43239940 (LWP 6724)):   #0  0x0000003d19c9a541 in nanosleep () from /lib64/libc.so.6   #1  0x0000003d19c9a364 in sleep () from /lib64/libc.so.6   #2  0x00000000004009bc in thread3(void*) ()   #3  0x0000003d1a80673d in start_thread () from /lib64/libpthread.so.0   #4  0x0000003d19cd40cd in clone () from /lib64/libc.so.6   Thread 2 (Thread 0x43c3a940 (LWP 6725)):   #0  0x0000003d19c9a541 in nanosleep () from /lib64/libc.so.6   #1  0x0000003d19c9a364 in sleep () from /lib64/libc.so.6   #2  0x0000000000400976 in thread4(void*) ()   #3  0x0000003d1a80673d in start_thread () from /lib64/libpthread.so.0   #4  0x0000003d19cd40cd in clone () from /lib64/libc.so.6   Thread 1 (Thread 0x2b984ecabd90 (LWP 6721)):   #0  0x0000003d1a807b35 in pthread_join () from /lib64/libpthread.so.0   #1  0x0000000000400900 in main ()

清單 5. 對死鎖進程第二次執(zhí)行 pstack(pstack –進程號)的輸出結(jié)果

[dyu@xilinuxbldsrv purify]$ pstack 6721  Thread 5 (Thread 0x40bd6940 (LWP 6722)):  #0  0x0000003d1a80d4c4 in __lll_lock_wait () from /lib64/libpthread.so.0  #1  0x0000003d1a808e1a in _L_lock_1034 () from /lib64/libpthread.so.0  #2  0x0000003d1a808cdc in pthread_mutex_lock () from /lib64/libpthread.so.0  #3  0x0000000000400a87 in func1() ()  #4  0x0000000000400ac3 in thread1(void*) ()  #5  0x0000003d1a80673d in start_thread () from /lib64/libpthread.so.0  #6  0x0000003d19cd40cd in clone () from /lib64/libc.so.6  Thread 4 (Thread 0x415d7940 (LWP 6723)):  #0  0x0000003d1a80d4c4 in __lll_lock_wait () from /lib64/libpthread.so.0  #1  0x0000003d1a808e1a in _L_lock_1034 () from /lib64/libpthread.so.0  #2  0x0000003d1a808cdc in pthread_mutex_lock () from /lib64/libpthread.so.0  #3  0x0000000000400a03 in func2() ()  #4  0x0000000000400a3f in thread2(void*) ()  #5  0x0000003d1a80673d in start_thread () from /lib64/libpthread.so.0  #6  0x0000003d19cd40cd in clone () from /lib64/libc.so.6  Thread 3 (Thread 0x41fd8940 (LWP 6724)):  #0  0x0000003d19c7aec2 in memset () from /lib64/libc.so.6  #1  0x00000000004009be in thread3(void*) ()  #2  0x0000003d1a80673d in start_thread () from /lib64/libpthread.so.0  #3  0x0000003d19cd40cd in clone () from /lib64/libc.so.6  Thread 2 (Thread 0x429d9940 (LWP 6725)):  #0  0x0000003d19c7ae0d in memset () from /lib64/libc.so.6  #1  0x0000000000400982 in thread4(void*) ()  #2  0x0000003d1a80673d in start_thread () from /lib64/libpthread.so.0  #3  0x0000003d19cd40cd in clone () from /lib64/libc.so.6  Thread 1 (Thread 0x2af906fd9d90 (LWP 6721)):  #0  0x0000003d1a807b35 in pthread_join () from /lib64/libpthread.so.0  #1  0x0000000000400900 in main ()

連續(xù)多次查看這個進程的函數(shù)調(diào)用關系堆棧進行分析：當進程吊死時，多次使用 pstack  查看進程的函數(shù)調(diào)用堆棧，死鎖線程將一直處于等鎖的狀態(tài)，對比多次的函數(shù)調(diào)用堆棧輸出結(jié)果，確定哪兩個線程(或者幾個線程)一直沒有變化且一直處于等鎖的狀態(tài)(可能存在兩個線程  一直沒有變化)。

輸出分析：

根據(jù)上面的輸出對比可以發(fā)現(xiàn)，線程 1 和線程 2 由***次 pstack 輸出的處在 sleep 函數(shù)變化為第二次 pstack 輸出的處在 memset  函數(shù)。但是線程 4 和線程 5 一直處在等鎖狀態(tài)(pthread_mutex_lock)，在連續(xù)兩次的 pstack 信息輸出中沒有變化，所以我們可以推測線程  4 和線程 5 發(fā)生了死鎖。

Gdb into thread輸出：

清單 6. 然后通過 gdb attach 到死鎖進程

(gdb) info thread    5 Thread 0x41e37940 (LWP 6722)  0x0000003d1a80d4c4 in __lll_lock_wait ()    from /lib64/libpthread.so.0    4 Thread 0x42838940 (LWP 6723)  0x0000003d1a80d4c4 in __lll_lock_wait ()    from /lib64/libpthread.so.0    3 Thread 0x43239940 (LWP 6724)  0x0000003d19c9a541 in nanosleep ()   from /lib64/libc.so.6    2 Thread 0x43c3a940 (LWP 6725)  0x0000003d19c9a541 in nanosleep ()   from /lib64/libc.so.6   * 1 Thread 0x2b984ecabd90 (LWP 6721)  0x0000003d1a807b35 in pthread_join ()   from /lib64/libpthread.so.0

清單 7. 切換到線程 5 的輸出

(gdb) thread 5   [Switching to thread 5 (Thread 0x41e37940 (LWP 6722))]#0  0x0000003d1a80d4c4 in   __lll_lock_wait () from /lib64/libpthread.so.0   (gdb) where   #0  0x0000003d1a80d4c4 in __lll_lock_wait () from /lib64/libpthread.so.0   #1  0x0000003d1a808e1a in _L_lock_1034 () from /lib64/libpthread.so.0   #2  0x0000003d1a808cdc in pthread_mutex_lock () from /lib64/libpthread.so.0   #3  0x0000000000400a9b in func1 () at lock.cpp:18   #4  0x0000000000400ad7 in thread1 (arg=0x0) at lock.cpp:43   #5  0x0000003d1a80673d in start_thread () from /lib64/libpthread.so.0   #6  0x0000003d19cd40cd in clone () from /lib64/libc.so.6

清單 8. 線程 4 和線程 5 的輸出

(gdb) f 3   #3  0x0000000000400a9b in func1 () at lock.cpp:18   18          pthread_mutex_lock(&mutex2);   (gdb) thread 4   [Switching to thread 4 (Thread 0x42838940 (LWP 6723))]#0  0x0000003d1a80d4c4 in   __lll_lock_wait () from /lib64/libpthread.so.0   (gdb) f 3   #3  0x0000000000400a17 in func2 () at lock.cpp:31   31          pthread_mutex_lock(&mutex1);   (gdb) p mutex1   $1 = {__data = {__lock = 2, __count = 0, __owner = 6722, __nusers = 1, __kind = 0,   __spins = 0, __list = {__prev = 0x0, __next = 0x0}},    __size = "\002\000\000\000\000\000\000\000B\032\000\000\001", '\000'  <repeats 26 times>, __align = 2}   (gdb) p mutex3   $2 = {__data = {__lock = 0, __count = 0, __owner = 0, __nusers = 0,   __kind = 0, __spins = 0, __list = {__prev = 0x0, __next = 0x0}},   __size = '\000' <repeats 39 times>, __align = 0}   (gdb) p mutex2   $3 = {__data = {__lock = 2, __count = 0, __owner = 6723, __nusers = 1,   __kind = 0, __spins = 0, __list = {__prev = 0x0, __next = 0x0}},    __size = "\002\000\000\000\000\000\000\000C\032\000\000\001", '\000'  <repeats 26 times>, __align = 2}   (gdb)

從上面可以發(fā)現(xiàn)，線程 4 正試圖獲得鎖 mutex1，但是鎖 mutex1 已經(jīng)被 LWP 為 6722 的線程得到(__owner = 6722)，線程  5 正試圖獲得鎖 mutex2，但是鎖 mutex2 已經(jīng)被 LWP 為 6723 的 得到(__owner = 6723)，從 pstack  的輸出可以發(fā)現(xiàn)，LWP 6722 與線程 5 是對應的，LWP 6723 與線程 4 是對應的。所以我們可以得出， 線程 4 和線程 5  發(fā)生了交叉持鎖的死鎖現(xiàn)象。查看線程的源代碼發(fā)現(xiàn)，線程 4 和線程 5 同時使用 mutex1 和 mutex2，且申請順序不合理。

到此，相信大家對“Linux上怎么做死鎖”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關內(nèi)容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續(xù)學習！