在工作項目使用多進程、多線程過程中，因争奪資源而造成一種資源競态，所以需加鎖處理。如下圖所示，線程A想獲取線程B的鎖，線程B想獲取線程C的鎖，線程 C 想獲取線程D的鎖， 線程D想獲取線程A的鎖，從而構建了一個資源獲取環，當進程或者線程申請的鎖處于相互交叉鎖住的情況，就會出現死鎖，它們将無法繼續運行。

　　死鎖的存在是因為有資源獲取環的存在，所以隻要能檢測出資源獲取環，就等同于檢測出死鎖的存在。

　　在不改變項目源代碼的情況下，采用圖算法來檢測環的存在，使用有向圖來存儲；如線程A獲取線程B已占用的鎖（表示線程B獲取鎖成功），則為線程A指向線程B；啟動一個線程定時對圖進行檢測是否有環的存在。

//數據/點 struct node{ uint64 thread_id;//線程ID uint64 lock_id;//鎖ID int degress; }; //數據和數據結構分開 struct vertex{ struct node *d; struct vertex *next; }; struct graph{ struct vertex list[THREAD_MAX];//存儲圖的所有節點 int num;//已經使用了多少個 struct node locklist[THREAD_MAX]; int lockidx; pthread_mutex_t mutex;//預留：線程安全考慮，在對圖修改時加鎖 };

　　　　a.創建圖節點

//創建圖節點 struct vertex *create_vertex(struct node *d){ struct vertex *tex = (struct vertex*)calloc(1,sizeof(struct vertex)); if(tex == NULL) return NULL; tex->d = d; tex->next = NULL; return tex; }

　　b.查找節點

//查找節點，是否存在 int search_vertex(struct node *d){ int i; for (i = 0; i < tg->num; i ) { if (tg->list[i].d->thread_id == d->thread_id) { return i; } }

　　c.添加節點

//添加節點，隻是把添加的節點放到list中，還沒有确定各節點間的指向，必須通過add_edge添加邊來确定 void add_vertex(struct node *d){ if (search_vertex(d) == -1) { tg->list[tg->num].d = d;//添加到list中 tg->list[tg->num].next = NULL; tg->num ;//節點數累加 } }

　　d.添加邊，指定方向

//添加邊，指定方向，誰指向誰 void add_edge(struct node *from, struct node *to){ add_vertex(from); add_vertex(to); struct vertex *v = &tg->list[search_vertex(from)]; while (v->next != NULL) { v = v->next; } v->next = create_vertex(to); }

　　e.檢測節點間是否有邊

//檢測節點from和to間是否有邊連接 int verifty_edge(struct node *from, struct node *to){ if(tg->num == 0) return 0; int idx = search_vertex(from); if(idx == -1) return 0; struct vertex *v = &(tg->list[idx]); while(v != NULL){ if(v->d->thread_id == to->thread_id) return 1; v = v->next; } return 0; }

　　f.删除邊

//删除邊 void remove_edge(struct node *from, struct node *to){ int idxi = search_vertex(from); int idxj = search_vertex(to); if(idxi != -1 && idxj !=-1){ struct vertex *v = &tg->list[idxi]; struct vertex *remove; while(v->next != NULL){ if(v->next->d->thread_id == to->thread_id){//找到要删除的節點 remove = v->next; v->next = v->next->next; free(remove); break; } v = v->next; } } }

　　本文采用圖遍曆中最為常用的深度優先搜索進行遍曆，代碼如下。

//dfs深度遍曆 int dfs(int idx){ struct vertex *v = &tg->list[idx]; if(visited[idx] == 1){//有環 path[k ] = idx; print_deadlock(); deadlock = 1; return 0; } visited[idx] =1;//被遍曆到了，賦值為1，保證同一個節點隻能遍曆一次 path[k ] = idx; while(v->next !=NULL){ dfs(search_vertex(v->next->d)); k--; v = v->next; } return 1; } //遍曆圖，任意從圖的一個節點出發，對每一個節點進行dfs遍曆 int search_for_cycle(int idx){ struct vertex *v = &tg->list[idx]; visited[idx] = 1; k = 0; path[k ] = idx; while(v->next != NULL){ int i = 0; for (; i < tg->num; i ) { if(i == idx){ continue; } visited[i] = 0; } for(i = 1; i <= THREAD_MAX; i ){ path[i] = -1; } k = 1; dfs(search_vertex(v->next->d)); v = v->next; } }

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　　啟動線程定時檢測圖是否有環，代碼如下。

//從第0個節點開始dfs void check_dead_lock(){ int i = 0; deadlock = 0; for(;i < tg->num; i ){ if(deadlock == 1) break; search_for_cycle(i); } if(deadlock == 0){ printf("no deadlock\n"); } } //檢測鎖線程func static void *thread_func(void *args){ while(1){ sleep(5); check_dead_lock(); } } //啟動檢測鎖線程 void start_check(){ tg = (struct graph*)malloc(sizeof(struct graph)); tg->num = 0; tg->lockidx = 0; pthread_t tid; pthread_create(&tid,NULL,thread_func,NULL); }

　　為了不改變項目原代碼，使用hook在應用程序調用系統加鎖、解鎖API時進行劫持，使其實際調用的是應用程序定義的加鎖、解鎖API；再進行加鎖、解鎖前，我們先去理解3個狀态，加鎖前、加鎖後、解鎖後，即：lock_before、lock_after、unlock_after，通過這三個函數與圖構建起來，具體實現如下。

//1.沒有被其他線程占用，不用處理 //2.有被其它線程占用，就要把邊構建起來 // 添加邊 void lock_before(uint64 thread_id, uint64 lockid){ int idx = 0; for(;idx < tg->lockidx;idx ){ if(tg->locklist[idx].lock_id == lockid){ struct node from; from.thread_id = thread_id; add_vertex(&from); struct node to; to.thread_id = tg->locklist[idx].thread_id; tg->locklist[idx].degress ; add_vertex(&to); if(!verifty_edge(&from, &to)){ add_edge(&from, &to);//添加邊 } } } }

//1.沒有被其它線程占用 //先加入一個節點add_edge //2.有被占用 //是進不來lock_after的 // //等unlock_after 釋放後 // mtx沒有主人 void lock_after(uint64 threadid, uint64 lockid) { int idx = 0; if(-1 == (idx = search_lock(lockid))){ int eidx = search_empty_lock(); tg->locklist[eidx].thread_id = threadid; tg->locklist[eidx].lock_id = lockid; inc(&tg->lockidx, 1); }else{ struct node from; from.thread_id = threadid; struct node to; to.thread_id = tg->locklist[idx].thread_id; tg->locklist[idx].degress--; if(verifty_edge(&from, &to)){ remove_edge(&from, &to);//不在死鎖檢測的圈裡面了,所以删除邊 } tg->locklist[idx].thread_id = threadid; } }

void unlock_after(uint64 threadid, uint64 lockid) { int idx = search_lock(lockid); if(tg->locklist[idx].degress == 0){ tg->locklist[idx].thread_id = 0; tg->locklist[idx].lock_id = 0; } }

honk鈎子主要實現pthread_mutex_lock、pthread_mutex_unlock的劫持，具體實現如下。

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex){ pthread_t selfid = pthread_self(); lock_before(selfid, (uint64)mutex); pthread_mutex_lock_f(mutex);//執行系統加鎖的入口函數 lock_after(selfid, (uint64)mutex); } int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t * mutex){ pthread_t selfid = pthread_self(); pthread_mutex_unlock_f(mutex);//執行系統解鎖的入口函數 unlock_after(selfid, (uint64)mutex); } static int init_hook(){ pthread_mutex_lock_f = dlsym(RTLD_NEXT,"pthread_mutex_lock"); pthread_mutex_unlock_f = dlsym(RTLD_NEXT,"pthread_mutex_unlock"); }

//測試樣例 pthread_mutex_t mtx1 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; pthread_mutex_t mtx2 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; pthread_mutex_t mtx3 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; pthread_mutex_t mtx4 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; void *th_func1(void *arg) { pthread_mutex_lock(&mtx1); sleep(1); pthread_mutex_lock(&mtx2); pthread_mutex_unlock(&mtx2); pthread_mutex_unlock(&mtx1); } void *th_func2(void *arg) { pthread_mutex_lock(&mtx2); sleep(1); pthread_mutex_lock(&mtx3); pthread_mutex_unlock(&mtx3); pthread_mutex_unlock(&mtx2); } void *th_func3(void *arg) { pthread_mutex_lock(&mtx3); sleep(1); pthread_mutex_lock(&mtx1); pthread_mutex_unlock(&mtx1); pthread_mutex_unlock(&mtx3); } void *th_func4(void *arg) { pthread_mutex_lock(&mtx2); sleep(1); pthread_mutex_lock(&mtx3); pthread_mutex_unlock(&mtx3); pthread_mutex_unlock(&mtx2); } int main(){ init_hook();//初始化hook start_check();//啟動檢測死鎖線程 pthread_t t1,t2,t3,t4; pthread_create(&t1,NULL,th_func1,NULL); pthread_create(&t2,NULL,th_func2,NULL); pthread_create(&t3,NULL,th_func3,NULL); pthread_create(&t4,NULL,th_func4,NULL); pthread_join(t1,NULL); pthread_join(t2,NULL); pthread_join(t3,NULL); pthread_join(t4,NULL); return 0; }

原文地址：死鎖檢測實現 - MrJuJu - 博客園

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