linux死锁是什么
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死锁概念
死锁是指多个进程(线程)因为长久等待已被其他进程占有的的资源而陷入阻塞的一种状态。当等待的资源一直得不到释放,死锁会一直持续下去。死锁一旦发生,程序本身是解决不了的,只能依靠外部力量使得程序恢复运行,例如重启,开门狗复位等。
Linux 提供了检测死锁的机制,主要分为 D 状态死锁和 R 状态死锁。
D 状态死锁
进程等待 I/O 资源无法得到满足,长时间(系统默认配置 120 秒)处于 TASK_UNINTERRUPTIBLE 睡眠状态,这种状态下进程不响应异步信号(包括 kill -9)。如:进程与外设硬件的交互(如 read),通常使用这种状态来保证进程与设备的交互过程不被打断,否则设备可能处于不可控的状态。对于这种死锁的检测 Linux 提供的是 hung task 机制。触发该问题成因比较复杂多样,可能因为 synchronized_irq、mutex lock、内存不足等。D 状态死锁只是局部多进程间互锁,一般来说只是 hang 机、冻屏,机器某些功能没法使用,但不会导致没喂狗,而被狗咬死。
R 状态死锁
进程长时间(系统默认配置 60 秒)处于 TASK_RUNNING 状态垄断 CPU 而不发生切换,一般情况下是进程关抢占或关中断后长时候执行任务、死循环,此时往往会导致多 CPU 间互锁,整个系统无法正常调度,导致喂狗线程无法执行,无法喂狗而最终看门狗复位的重启。该问题多为原子操作,spinlock 等 CPU 间并发操作处理不当造成。本文所介绍的 Lockdep 死锁检测工具检测的死锁类型就是 R 状态死锁。
常见错误:
AA: 重复上锁 ABBA: 曾经使用 AB 顺序上锁,又使用 BA 上锁 ABBCCA: 这种类型是 ABBA 的扩展。AB 顺序 , AB 顺序,CA 顺序。这种锁人工很难发现。 多次 unlock
AB-BA 死锁的形成
假设有两处代码(比如不同线程的两个函数 thread_P 和 thread_Q)都要获取两个锁(分别为 lockA 和 lockB),如果 thread_P 持有 lockA 后再去获取 lockB,而此时恰好由 thread_Q 持有 lockB 且它也正在尝试获取 lockA,那么此时就是处于死锁的状态,这是一个最简单的死锁例子,也即所谓的 AB-BA 死锁。
thread_P()
{
......
spin_lock(&lockA);
spin_lock(&lockB);
spin_unlock(&lockA);
spin_unlock(&lockB);
......
}
thread_Q()
{
......
spin_lock(&lockB);
spin_lock(&lockA);
spin_unlock(&lockB);
spin_unlock(&lockA);
......
}
下面接合时间轴来观察死锁发生的时机:
X 轴表示进程 P 执行的时间轴,Y 轴表示进程 Q 执行的时间轴。
这幅图依据两个进程并发时间点不同而给出了 6 种执行线路:
Q 获得 B,然后获得 A;然后释放 B,然后释放 A;此时 P 执行时,它可以获得全部资源 Q 获得 B,然后获得 A;此时 P 执行并阻塞在对 A 的请求上;Q 释放 B 和 A,当 P 恢复执行时,它可以获得全部资源 Q 获得 B,然后 P 执行获得 A;此时 Q 阻塞在对 A 的请求上;P 阻塞在对 B 的请求上,大家都在互相等待各自的资源而死锁 P 获得 A,然后 Q 执行获得 B;此时 P 阻塞在对 B 的请求上;Q 阻塞在对 A 的请求上,大家都在互相等待各自的资源而死锁 P 获得 A,然后获得 B;此时 Q 执行并阻塞在对 B 的请求上;P 释放 A 和 B,当 Q 恢复执行时,它可以获得全部资源 P 获得 A,然后获得 B;然后释放 A,然后释放 B;此时 Q 执行时,它可以获得全部资源
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