如何摆脱linux中的死锁

Question

在多线程系统上，如果两个线程在锁定互斥锁后想要在共享内存上工作。

线程A：

pthread_mutex_lock(&mutex)  
.......   //Memory corruption or Assert and thread exits  
pthread_mutex_unlock(&mutex)  

线程 B：

pthread_mutex_lock(&mutex)  
.......  
pthread_mutex_unlock(&mutex)  

如果线程 A 先获取互斥体并由于内存损坏或断言而退出，线程 B 将永远等待导致死锁。

1. 一旦发生这种僵局，我有什么办法可以摆脱这种僵局？
2. 有没有其他更安全的方法，类似于我可以使用的互斥锁？

Answer 1

您可以在互斥体上设置ROBUST 属性。使用健壮的互斥锁，如果获取它的线程由于某种原因退出而没有解锁它，互斥锁进入一个特殊状态，下一个尝试锁定它的线程将获得EOWNERDEAD。

然后，该线程负责清理任何不一致的状态。如果可以恢复，线程应该在pthread_mutex_unlock(3)之前的任何时间调用pthread_mutex_consistent(3)，以便其他线程可以像以前一样使用它。如果无法恢复，则应在不调用pthread_mutex_consistent(3) 的情况下解锁互斥体，使其进入不可用状态，唯一允许的操作是销毁它。

请注意，即使返回了EOWNERDEAD，互斥锁也会被锁定（我认为这是pthread_mutex_lock(3) 返回错误但锁定互斥锁的唯一条件。

要设置ROBUST 属性，请在初始化互斥体属性实例后使用pthread_mutexattr_setrobust(3)。请记住，这必须在初始化互斥体之前完成。所以，类似：

pthread_mutex_t mutex;
pthread_mutexattr_t mutex_attrs;

if (pthread_mutexattr_init(&mutex_attrs) != 0) {
    /* Handle error... */
}
if (pthread_mutexattr_setrobust(&mutex_attrs, PTHREAD_MUTEX_ROBUST) != 0) {
    /* Handle error... */
}
if (pthread_mutex_init(&mutex, &mutex_attrs) != 0) {
    /* Handle error... */
}

然后你可以像这样使用它：

int lock_res = pthread_mutex_lock(&mutex);

if (lock_res == EOWNERDEAD) {
    /* Someone died before unlocking the mutex
     * We assume there's no cleanup to do
     */
    if (pthread_mutex_consistent(&mutex) != 0) {
        /* Handle error... */
    }
} else if (lock_res != 0) {
    /* Some other error, handle it here */
}

/* mutex is locked here, do stuff... */

if (pthread_mutex_unlock(&mutex) != 0) {
    /* Handle error */
}

有关更多信息，您可以查看 pthread_mutex_consistent(3) 和 pthread_mutex_getrobust(3) / pthread_mutex_setrobust(3) 的手册页

Answer 2

如果您希望线程自行清理，通常需要请求或自己进行。

例如，您可以使用pthread_cleanup_push() and pthread_cleanup_pop() 来确保在线程使用pthread_exit() 退出或被取消（通过pthread_cancel()）时进行清理。

这个 API 的缺点是每对调用必须在同一个函数和同一个词法嵌套级别中（例如在你的线程的入口函数中）。 我不知道是否允许您从信号处理程序中取消线程，因此您可能无法使用该 API 处理此问题，并且这些类型的错误和断言通常会使整个进程退出（尽管可能如果你正在实现自己的断言变体，它可以调用pthread_exit())。

确实存在在所有者死亡时自动解锁的其他锁类型（例如 flock() 锁，或 Filipe Gonçalves 所示的健壮互斥锁），但在有人丢失锁并且将需要在他们之后清理