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在Linux系統(tǒng)中，死鎖是一種常見的現(xiàn)象。當(dāng)不同的進(jìn)程或線程同時(shí)請(qǐng)求相同資源時(shí)，可能會(huì)造成死鎖。本文將介紹Linux系統(tǒng)下常見的死鎖現(xiàn)象以及解決方法。
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一、死鎖現(xiàn)象
1.資源競(jìng)爭(zhēng)
進(jìn)程或線程之間競(jìng)爭(zhēng)同一資源，例如同一文件或同一設(shè)備。
2.互斥
進(jìn)程或線程只能以互斥的方式訪問某些資源。當(dāng)多個(gè)進(jìn)程或線程都需要這些資源時(shí)，可能會(huì)發(fā)生死鎖。
3.占用且等待
進(jìn)程或線程占用了某些資源，并且等待其他資源，而這些資源已經(jīng)被其他進(jìn)程占用。
4.循環(huán)等待
當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)程或線程相互等待對(duì)方所持有的資源時(shí)，會(huì)發(fā)生循環(huán)等待。
二、死鎖解決方法
1.避免死鎖
避免死鎖是更好的解決方法。在編程中，應(yīng)該避免不必要的資源競(jìng)爭(zhēng)和互斥，盡可能減少進(jìn)程或線程對(duì)資源的需要，并確保每次只鎖定必要的資源。此外，應(yīng)該限制資源的占用時(shí)間和優(yōu)先級(jí)。
2.檢測(cè)和恢復(fù)
當(dāng)死鎖發(fā)生時(shí)，可以通過檢測(cè)和恢復(fù)的方式解決。檢測(cè)死鎖可以通過算法來實(shí)現(xiàn)，最常用的是銀行家算法。銀行家算法可以檢測(cè)系統(tǒng)中是否存在死鎖，并且可以通過釋放一些占用資源的進(jìn)程或線程來解除死鎖。此外，可以使用死鎖恢復(fù)策略來避免死鎖的出現(xiàn)。
3.破壞死鎖
可以通過破壞死鎖中的任一條件來解決死鎖?？梢葬尫乓恍┻M(jìn)程或線程所占用的資源，以期待其他進(jìn)程或線程可以接收這些資源?？梢該屨寄承┻M(jìn)程或線程所持有的資源，以便其他進(jìn)程或線程可以訪問這些資源?？梢猿蜂N某些進(jìn)程或線程，以釋放資源，并盡可能減少死鎖的存在。
三、代碼示例
以下是一個(gè)簡單的代碼示例，演示如何使用互斥鎖避免死鎖。
“`c
#include
#include
#include
pthread_mutex_t mutex1 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_mutex_t mutex2 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
void *thread1(void *arg) {
pthread_mutex_lock(&mutex1);
printf(“Thread 1 locked mutex 1\n”);
sleep(1);
pthread_mutex_lock(&mutex2);
printf(“Thread 1 locked mutex 2\n”);
pthread_mutex_unlock(&mutex2);
pthread_mutex_unlock(&mutex1);
return NULL;
}
void *thread2(void *arg) {
pthread_mutex_lock(&mutex2);
printf(“Thread 2 locked mutex 2\n”);
sleep(1);
pthread_mutex_lock(&mutex1);
printf(“Thread 2 locked mutex 1\n”);
pthread_mutex_unlock(&mutex1);
pthread_mutex_unlock(&mutex2);
return NULL;
}
int mn() {
pthread_t t1, t2;
pthread_create(&t1, NULL, thread1, NULL);
pthread_create(&t2, NULL, thread2, NULL);
pthread_join(t1, NULL);
pthread_join(t2, NULL);
return 0;
}
“`
在以上示例中，兩個(gè)線程都需要訪問兩個(gè)互斥鎖。為了避免死鎖，線程1首先鎖定mutex1，然后嘗試鎖定mutex2。當(dāng)線程2嘗試鎖定mutex2時(shí)，由于mutex2已被線程1鎖定，線程2只能等待。當(dāng)線程1釋放mutex2并解鎖mutex1后，線程2可以鎖定mutex2，然后繼續(xù)執(zhí)行。這種方法可以避免死鎖的出現(xiàn)。
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linux rcu鎖問題怎么查
眾所周知，為了保護(hù)共享數(shù)空運(yùn)據(jù),需要一些同步機(jī)制,如自旋鎖(spinlock)，讀寫鎖(rwlock)，它們使用起來非常簡單,而且是一種很有效的同步機(jī)制，在UNIX系統(tǒng)和Linux系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。但是隨著計(jì)算機(jī)硬件的快速發(fā)展，獲得這種鎖的開銷相對(duì)于CPU的速度在成倍地增加，原因很簡單，CPU的速度與訪問內(nèi)存的速度差距越來越大，而這種鎖使用了原子操作指令，它需要原子地訪問內(nèi)存，也就說獲得鎖的開銷與訪存速度相關(guān)，另外在大部分非x86架構(gòu)上獲取鎖使用了內(nèi)存柵(Memory Barrier)，這會(huì)導(dǎo)致處理器流水線停滯或刷新，因此它的開銷相對(duì)于CPU速度而言就越來越大。
在操作系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)一致性訪問是一個(gè)非常重要的部分，通常我們可以采用鎖機(jī)制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的一致性訪問。例如，semaphore、spinlock機(jī)制，在訪問共享數(shù)據(jù)時(shí)，首先訪問鎖資源，在獲取鎖資源的前提下才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的訪問。這種原理很簡單，根本的思想就是在訪問臨界資源時(shí)，首先訪問一個(gè)全局的變量（鎖），通過全局變量的狀態(tài)來控制線程對(duì)臨界資源的訪問。但是，這種思想是需要硬件支持的，硬件需要配合實(shí)現(xiàn)全局變量（鎖）的讀-修改-寫，現(xiàn)代CPU都會(huì)提供這樣的原子化指令。采用鎖機(jī)制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問的一致性存在如下兩個(gè)問題：
1、 效率問題。鎖機(jī)制的實(shí)現(xiàn)需要對(duì)內(nèi)存的原子化訪問，這種訪問操作會(huì)破壞流水線操作，降低了流水線效率。這是影響性能的一個(gè)因素。另外，在采用讀寫鎖機(jī)制的情況下，寫鎖是排他鎖，無法實(shí)現(xiàn)寫鎖與讀鎖的并發(fā)操作，在某些應(yīng)用下回降低性能。
2、 擴(kuò)展性問題。當(dāng)系統(tǒng)中CPU數(shù)量增多的時(shí)候，采用鎖機(jī)制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步訪問效率偏低。并且隨著CPU數(shù)量的增多，效率降低，由此可見鎖機(jī)制實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)一致性訪問擴(kuò)展性差。
為了解決上述問題，Linux中引進(jìn)了RCU機(jī)制。該機(jī)制在多CPU的平臺(tái)上比較適用，對(duì)于讀多寫少的應(yīng)用尤其適游悶用。RCU的思路實(shí)際上很簡單，下面對(duì)其進(jìn)行描述：
1、對(duì)于讀操作，可以直接對(duì)共享資源進(jìn)行訪問，但是前提是需要CPU支持訪存操作的原子化，現(xiàn)代CPU對(duì)這一點(diǎn)都做了保證。但是RCU的讀操作上下文是不可搶占的（這一點(diǎn)在下面解釋），所以讀訪問共享資源時(shí)可以采用read_rcu_lock()，該函數(shù)的工作是停止搶占。
2、對(duì)于寫操作，其需要將原來的老數(shù)據(jù)作一次備份（copy），然后對(duì)備份數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，修改完畢之后再用新數(shù)據(jù)更新老數(shù)據(jù)，更新老數(shù)據(jù)時(shí)采用了rcu_assign_pointer（）宏，在該函數(shù)中首先屏障一下memory，然后修改老數(shù)據(jù)。這個(gè)操作完成之后，需要進(jìn)行老數(shù)據(jù)資源的回收。操作線程向系統(tǒng)注冊(cè)回收方法，等待回收。采用數(shù)據(jù)備份的方法可以實(shí)現(xiàn)讀者與寫者之間的并發(fā)操作，但是不能解決多個(gè)寫著之間的同步，所以當(dāng)存在多個(gè)寫者時(shí)，需要通過鎖機(jī)制對(duì)其進(jìn)行互斥，也就是在同一時(shí)刻只能存在一個(gè)寫者。
3、在RCU機(jī)制中存在一個(gè)垃圾回收的daemon，當(dāng)共享資源被update之后，可以采用該daemon實(shí)現(xiàn)老數(shù)據(jù)資源的回收?；厥諘r(shí)間點(diǎn)就是在update之前的所有的讀者全部退出。由此可見寫者在update之后是需要睡眠等待的，需斗磨梁要等待讀者完成操作，如果在這個(gè)時(shí)刻讀者被搶占或者睡眠，那么很可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)死鎖。因?yàn)榇藭r(shí)寫者在等待讀者，讀者被搶占或者睡眠，如果正在運(yùn)行的線程需要訪問讀者和寫者已經(jīng)占用的資源，那么死鎖的條件就很有可能形成了。
請(qǐng)教linux下用戶態(tài)進(jìn)程調(diào)度問題
在進(jìn)行Linux系統(tǒng)操作的時(shí)候，有時(shí)候會(huì)遇到一次用戶態(tài)進(jìn)程死循環(huán)，即系統(tǒng)反應(yīng)遲鈍、進(jìn)程掛死等問題，那么遇到這些問題又該如何解決呢？下面小編就給大家介紹下一次用戶態(tài)進(jìn)程死循環(huán)的問題該如何處瞎顫理。
Linux下如何處理一次用戶態(tài)進(jìn)程死循環(huán)問題
1、問題現(xiàn)象
業(yè)務(wù)進(jìn)程（用戶態(tài)多線程程序）掛死，操作系統(tǒng)反應(yīng)遲鈍，系統(tǒng)日志沒有任何異常。從進(jìn)程的內(nèi)核態(tài)堆?？矗此扑芯€程都卡在了內(nèi)核態(tài)的如下堆棧流程中：
?。踨oot@vmc116 ~］# cat /proc/27007/task/11825/stack
?。邸秄fffffff8100baf6》］ retint_careful+0x14/0x32
?。邸秄fffffffffffffff》］ 0xffffffffffffffff
2、喊兄問題分析
1）內(nèi)核堆棧分析
從內(nèi)核堆?？?，所有進(jìn)程都阻塞在 retint_careful上，這個(gè)是中斷返回過程中的流程，代碼（匯編）如下：
entry_64.S
代碼如下：
ret_from_intr：
DISABLE_INTERRUPTS（CLBR_NONE）
TRACE_IRQS_OFF
decl PER_CPU_VAR（irq_count）
/* Restore saved previous stack */
popq %rsi
CFI_DEF_CFA rsi，SS+8-RBP /* reg/off reset after def_cfa_expr */
leaq ARGOFFSET-RBP（%rsi）， %rsp
CFI_DEF_CFA_REGISTER rsp
CFI_ADJUST_CFA_OFFSET RBP-ARGOFFSET
。
retint_careful：
CFI_RESTORE_STATE
bt $TIF_NEED_RESCHED，%edx
jnc retint_signal
TRACE_IRQS_ON
ENABLE_INTERRUPTS（CLBR_NONE）
pushq_cfi %rdi
磨滲敗 SCHEDULE_USER
popq_cfi %rdi
GET_THREAD_INFO（%rcx）
DISABLE_INTERRUPTS（CLBR_NONE）
TRACE_IRQS_OFF
jmp retint_check
這其實(shí)是用戶態(tài)進(jìn)程在用戶態(tài)被中斷打斷后，從中斷返回的流程，結(jié)合retint_careful+0x14/0x32，進(jìn)行反匯編，可以確認(rèn)阻塞的點(diǎn)其實(shí)就在
SCHEDULE_USER
這其實(shí)就是調(diào)用schedule（）進(jìn)行調(diào)度，也就是說當(dāng)進(jìn)程走到中斷返回的流程中時(shí)，發(fā)現(xiàn)需要調(diào)度（設(shè)置了TIF_NEED_RESCHED），于是在這里發(fā)生了調(diào)度。
有一個(gè)疑問：為什么在堆棧中看不到schedule（）這一級(jí)的棧幀呢？
因?yàn)檫@里是匯編直接調(diào)用的，沒有進(jìn)行相關(guān)棧幀壓棧和上下文保存操作。
2）進(jìn)行狀態(tài)信息分析
從top命令結(jié)果看，相關(guān)線程實(shí)際一直處于R狀態(tài)，CPU幾乎完全耗盡，而且絕大部分都消耗在用戶態(tài)：
?。踨oot@vmc116 ~］# top
top – 09:42:23 up 16 days， 2:21， 23 users， load average： 84.08， 84.30， 83.62
Tasks： 1037 total， 85 running， 952 sleeping， 0 stopped， 0 zombie
Cpu（s）： 97.6%us， 2.2%sy， 0.2%ni， 0.0%id， 0.0%wa， 0.0%hi， 0.0%si， 0.0%st
Mem：k total，k used，k free，k buffers
Swap：k total， 38644k used，k free，k cached
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
rootm 163m 14m R 10.2 0.5 321:06.17 z_itask_templat
rootm 163m 14m R 10.2 0.5 296:23.37 z_itask_templat
rootm 163m 14m R 10.2 0.5 337:57.26 z_itask_templat
rootm 163m 14m R 10.2 0.5 327:31.93 z_itask_templat
rootm 163m 14m R 10.2 0.5 306:49.44 z_itask_templat
rootm 163m 14m R 10.2 0.5 310:47.41 z_itask_templat
rootm 163m 14m R 10.2 0.5 283:03.37 z_itask_templat
rootm 163m 14m R 10.2 0.5 283:49.67 z_itask_templat
rootm 163m 14m R 10.2 0.5 261:24.46 z_itask_templat
rootm 163m 14m R 10.2 0.5 150:24.53 z_itask_templat
rootm 163m 14m R 10.2 0.5 100:26.77 z_itask_templat
rootm 163m 14m R 9.9 0.5 337:18.77 z_itask_templat
rootm 163m 14m R 9.9 0.5 314:24.17 z_itask_templat
rootm 163m 14m R 9.9 0.5 336:32.78 z_itask_templat
rootm 163m 14m R 9.9 0.5 338:55.08 z_itask_templat
rootm 163m 14m R 9.9 0.5 306:46.08 z_itask_templat
rootm 163m 14m R 9.9 0.5 316:49.51 z_itask_templat
。
3）進(jìn)程調(diào)度信息
從相關(guān)線程的調(diào)度信息看：
?。踨oot@vmc116 ~］# cat /proc/27007/task/11825/schedstat
?。踨oot@vmc116 ~］# cat /proc/27007/task/11825/schedstat
?。踨oot@vmc116 ~］# cat /proc/27007/task/11825/schedstat
［root@vmc116 ~］# cat /proc/27007/task/11825/schedstat
?。踨oot@vmc116 ~］# cat /proc/27007/task/11825/schedstat
發(fā)現(xiàn)相關(guān)線程的調(diào)度統(tǒng)計(jì)一直在增加，說明相關(guān)線程一直是在被調(diào)度運(yùn)行的，結(jié)合其狀態(tài)也一直是R，推測(cè)很可能在用戶態(tài)發(fā)生了死循環(huán)（或者非睡眠死鎖）。
這里又有問題：為什么從top看每個(gè)線程的CPU占用率只有10%左右，而不是通?？吹降乃姥h(huán)進(jìn)程導(dǎo)致的100%的占用率？
因?yàn)榫€程數(shù)很多，而且優(yōu)先級(jí)都一樣，根據(jù)CFS調(diào)度算法，會(huì)平均分配時(shí)間片，不會(huì)讓其中一個(gè)線程獨(dú)占CPU。結(jié)果為多個(gè)線程間輪流調(diào)度，消耗掉了所有的cpu。
另一個(gè)問題：為什么這種情況下，內(nèi)核沒有檢測(cè)到softlockup？
因?yàn)闃I(yè)務(wù)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)不高，不會(huì)影響watchdog內(nèi)核線程（更高優(yōu)先級(jí)的實(shí)時(shí)線程）的調(diào)度，所以不會(huì)產(chǎn)生softlockup的情況。
再一個(gè)問題：為什么每次查看線程堆棧時(shí)，總是阻塞在retint_careful，而不是其它地方？
因?yàn)檫@里（中斷返回的時(shí)候）正是調(diào)度的時(shí)機(jī)點(diǎn)，在其它時(shí)間點(diǎn)不能發(fā)生調(diào)度（不考慮其它情況~），而我們查看線程堆棧的行為，也必須依賴于進(jìn)程調(diào)度，所以我們每次查看堆棧時(shí)，正是查看堆棧的進(jìn)程（cat命令）得到調(diào)度的時(shí)候，這時(shí)正是中斷返回的時(shí)候，所以正好看到的阻塞點(diǎn)為retint_careful。
4）用戶態(tài)分析
從上面的分析看，推測(cè)應(yīng)該是用戶態(tài)發(fā)生了死鎖。
用戶態(tài)確認(rèn)方法：
部署debug信息，然后gdb attach相關(guān)進(jìn)程，確認(rèn)堆棧，并結(jié)合代碼邏輯分析。
最終確認(rèn)該問題確為用戶態(tài)進(jìn)程中產(chǎn)生了死循環(huán)。
我在linux中安裝rpm包時(shí)候遇到麻煩，很有趣，類似我們學(xué)數(shù)據(jù)庫oracle中的“死鎖”問題,
說明這些都是相互有依賴關(guān)系的軟件包，只需要一起同時(shí)安裝即可。
方殲滾行法1：
rpm -ivh elfutils-libelf-devel-0.137-3.el5.x86_64.rmp elfutils-libelf-devel-static-0.137-3.el5.x86_64.rpm
如果還不能，請(qǐng)加備拿–nodeps,如果還不能裝，請(qǐng)加氏嘩–force
方法2：
yum install elfutils-libelf-devel*
可以使用斗粗喊–nodeps參數(shù)安裝，作用是忽略空野依賴凳粗關(guān)系
rpm -ivh –nodeps elfutils-libelf-devel-static-x86_64.rpm
我也攔則是搞了一個(gè)晚上都不行，偶然間試鎮(zhèn)衡衡了一御做下 yum install elfutils-libelf-devel* 結(jié)果提示可能為dnf插件，于是試了一下 dnf install elfutils-libelf-devel* 結(jié)果安裝成功?。?我是fedora27。
關(guān)于linux 死鎖現(xiàn)象的介紹到此就結(jié)束了，不知道你從中找到你需要的信息了嗎 ？如果你還想了解更多這方面的信息，記得收藏關(guān)注本站。
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