《APUE》：死锁检测实例


《Unix环境高级编程》这本书附带了许多短小精美的小程序，我在阅读此书的时候，将书上的代码按照自己的理解重写了一遍（大部分是抄书上的），加深一下自己的理解（纯看书太困了，呵呵）。此例子在Ubuntu 10.04上测试通过。

相关链接

  • 《UNIX环境高级编程》（第二版）apue.h的错误
  • Unix环境高级编程 源代码地址

程序简介：这个例子是一个会发生死锁的程序。

  1. //《APUE》程序14－2：加锁和解锁一个文件区域  
  2. //《APUE》程序14－4：死锁检测实例  
  3. #include <stdio.h>  
  4. #include <stdlib.h>  
  5. #include <unistd.h>  
  6. #include <fcntl.h>  
  7. #include <errno.h>  
  8. #include <signal.h>  
  9. #include <sys/stat.h>   
  10.  
  11. #define read_lock(fd, offset, whence, len) \  
  12.     lock_reg((fd), F_SETLK, F_RDLCK, (offset), (whence), (len)) 
  13. #define readw_lock(fd, offset, whence, len) \  
  14.     lock_reg((fd), F_SETLKW, F_RDLCK, (offset), (whence), (len)) 
  15. #define write_lock(fd, offset, whence, len) \  
  16.     lock_reg((fd), F_SETLK, F_WRLCK, (offset), (whence), (len)) 
  17. #define writew_lock(fd, offset, whence, len) \  
  18.     lock_reg((fd), F_SETLKW, F_WRLCK, (offset), (whence), (len)) 
  19. #define un_lock(fd, offset, whence, len) \  
  20.     lock_reg((fd), F_SETLK, F_UNLCK, (offset), (whence), (len)) 
  21.  
  22. #define FILE_MODE   (S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH)  
  23.  
  24. sig_atomic_t sigflag; /* set nonzero by sig handler */ 
  25. sigset_t newmask, oldmask, zeromask; 
  26.  
  27. //输出错误信息并退出     
  28. void error_quit(const char *str)     
  29. {     
  30.     fprintf(stderr, "%s\n", str);     
  31.     exit(1);     
  32. } 
  33.  
  34. static void sig_usr(int signo)  /* one signal handler for SIGUSR1 and SIGUSR2 */ 
  35. { 
  36.     sigflag = 1; 
  37. } 
  38.  
  39. void TELL_WAIT(void) 
  40. { 
  41.     if (signal(SIGUSR1, sig_usr) == SIG_ERR) 
  42.         error_quit("signal(SIGUSR1) error"); 
  43.     if (signal(SIGUSR2, sig_usr) == SIG_ERR) 
  44.         error_quit("signal(SIGUSR2) error"); 
  45.     sigemptyset(&zeromask); 
  46.     sigemptyset(&newmask); 
  47.     sigaddset(&newmask, SIGUSR1); 
  48.     sigaddset(&newmask, SIGUSR2); 
  49.  
  50.     /* 
  51.     * Block SIGUSR1 and SIGUSR2, and save current signal mask. 
  52.     */ 
  53.     if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask) < 0) 
  54.         error_quit("SIG_BLOCK error"); 
  55. } 
  56.  
  57. void TELL_PARENT(pid_t pid) 
  58. { 
  59.     kill(pid, SIGUSR2);     /* tell parent we're done */ 
  60. } 
  61.  
  62. void WAIT_PARENT(void) 
  63. { 
  64.     while (sigflag == 0) 
  65.         sigsuspend(&zeromask);  /* and wait for parent */ 
  66.     sigflag = 0; 
  67.  
  68.     /* 
  69.     * Reset signal mask to original value. 
  70.     */ 
  71.     int temp = sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL); 
  72.     if (temp < 0) 
  73.         error_quit("SIG_SETMASK error"); 
  74. } 
  75.  
  76. void TELL_CHILD(pid_t pid) 
  77. { 
  78.     kill(pid, SIGUSR1);         /* tell child we're done */ 
  79. } 
  80.  
  81. void WAIT_CHILD(void) 
  82. { 
  83.     while (sigflag == 0) 
  84.         sigsuspend(&zeromask);  /* and wait for child */ 
  85.     sigflag = 0; 
  86.  
  87.     /* 
  88.     * Reset signal mask to original value. 
  89.     */ 
  90.     int temp = sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL); 
  91.     if (temp < 0) 
  92.         error_quit("SIG_SETMASK error"); 
  93. } 
  94.  
  95. //加锁或解锁某个文件区域  
  96. int lock_reg(int fd, int cmd, int type, off_t offset, 
  97.              int whence, off_t len) 
  98. { 
  99.     struct flock lock; 
  100.     lock.l_type = type; 
  101.     lock.l_start = offset; 
  102.     lock.l_whence = whence; 
  103.     lock.l_len = len; 
  104.     return fcntl(fd, cmd, &lock); 
  105. } 
  106.  
  107. //锁住文件中的一个字节  
  108. void lockabyte(const char *name, int fd, off_t offset) 
  109. { 
  110.     //在我的系统上（Ubuntu10.04），发生死锁时writew_lock并不会返回-1  
  111.     if( writew_lock(fd, offset, SEEK_SET, 1) < 0 ) 
  112.         error_quit("writew_lock error"); 
  113.     printf("%s: got the lock, byte %ld\n", name, offset); 
  114. } 
  115.  
  116. int main(void) 
  117. { 
  118.     int fd; 
  119.     pid_t pid; 
  120.  
  121.     fd = creat("templock", FILE_MODE); 
  122.     if( fd < 0 ) 
  123.         error_quit("create error"); 
  124.     if( write(fd, "ab", 2) != 2 ) 
  125.         error_quit("write error"); 
  126.  
  127.     TELL_WAIT(); 
  128.     pid = fork(); 
  129.     if( pid < 0 ) 
  130.         error_quit("fork error"); 
  131.     else if( pid == 0 ) 
  132.     { 
  133.         lockabyte("child", fd, 0); 
  134.         TELL_PARENT( getpid() ); 
  135.         WAIT_PARENT(); 
  136.         lockabyte("child", fd, 1); 
  137.     } 
  138.     else 
  139.     { 
  140.         lockabyte("parent", fd, 1); 
  141.         TELL_CHILD(pid); 
  142.         WAIT_CHILD(); 
  143.         lockabyte("parent", fd, 0); 
  144.     } 
  145.     return 0; 
  146. } 

注解：

1：在该程序中，子进程锁住字节0，父进程锁住字节1，然后，它们又都试图锁住对方已经加锁的字节，这样就造成了死锁。

2：《Unix环境高级编程》上说：检测到死锁时，内核必须选择一个进程出错返回。但在我的系统中，父子进程都被卡住，只有当你强制中断时（Ctrl+C）时，程序才会结束。这个问题以后找个时间来研究一下。

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