多线程死锁调试小技巧

  据说再高的高手在写多线程程序的时候都难确保不会产生死锁,死锁的调试也就成为一个比较常见的问题,假设有下面这样一个问题:

  一个正在生产环境下运行的进程死锁了,或者你只是在跑一个程序,并没有在调试器里面打开它,然后发现没有响应,日志输出也停止了。由于你是一个有经验的程序员,会想到“我刚刚加上了新的锁策略,不一定稳定,这可能是死锁了“。但是你不想就这么杀掉进程,因为多线程的 bug 不容易重现,遇上一次死锁可能要凭运气,错过了这次,它下次死锁可能会出现在你演示给老板看的时候……怎么办?

  对于这样的问题可以借助Core Dump来调试。

  什么是Core Dump?

  Core的意思是内存, Dump的意思是扔出来, 堆出来.开发和使用Unix程序时, 有时程序莫名其妙的down了, 却没有任何的提示(有时候会提示core dumped). 这时候可以查看一下有没有形如core.进程号的文件生成运行过程中发生异常, 程序异常退出时, 由操作系统把程序当前的内存状况存储在一个core文件中, 叫core dump.这个文件便是操作系统把程序down掉时的内存内容扔出来生成的, 它可以做为调试程序的参考.

  Core Dump又叫核心转储, 当程序没有core文件生成怎么办呢?

  有时候程序down了, 但是core文件却没有生成,core文件的生成跟你当前系统的环境设置有关系, 可以用下面的语句设置一下, 然后再运行程序便会生成core文件.

  ulimit -c unlimited

  core文件生成的位置一般于运行程序的路径相同, 文件名一般为core.进程号,在我的ubuntu12.04lts下生产的文件名为core。

  介绍了core dump之后,来看看如何在多线程调试中使用core dump。

  使用 kill 命令产生 core dump文件:

  kill -11 pid

  这不还是杀掉进程嘛?没错,但是你用信号11杀掉它,会让进程产生一个 Segmentation Fault,从而(如果你没禁用 core dump 的话),导致一个 core dump。随后你得到一个 core 文件,里面包含了死锁的时候,进程的内存镜像,也就包括了正在纠结缠绵,生离死别从而产生死锁的那两个,没准是几个,线程们的,栈。

  现在知道该怎么办了吧?用 gdb 打开这个 core 文件,然后

  thread apply all bt

  gdb 会打出所有线程的栈,如果你发现有那么几个栈停在 pthread_wait 或者类似调用上,大致就可以得出结论:就是它们几个儿女情长,耽误了整个进程。

  下面我来举一个简单的例子(为了代码尽量简单,使用了C++11的thread library)

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <chrono>
using namespace std;

mutex m1,m2;


void func_2()
{
    m2.lock();
    cout<< "about to dead_lock"<<endl;
    m1.lock();
    
}

void func_1()
{
    m1.lock();
    
    chrono::milliseconds dura( 1000 );// delay to trigger dead_lock
    this_thread::sleep_for( dura );
        
    m2.lock();
    
}


int main()
{

    thread t1(func_1);

    thread t2(func_2);
    
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;

}

 

  编译代码

  $> g++ -Wall -std=c++11 dead_lock_demo.cpp -o dead_lock_demo -g -pthread

  运行程序,发现程序打印出“about to dead_lock” 就不动了,现在我们使用gdb来调试。注意gdb的版本要高于7.0,之前使用过gdb6.3调试多线程是不行的。

  在这之前需要先产生core dump文件:

  $> ps -aux | grep dead_lock_demo

  找出 dead_lock_demo 线程号,然后:

  $> kill -11 pid

  此时会生成core dump 文件,在我的系统上名字就是 core

  然后调试:

  $> gdb dead_lock_demo core

  $> thread apply all bt

  下面来看一下实际的过程:

多线程死锁调试小技巧

  

  从上图可以看出两个线程都阻塞在wait上,而且还给出了在哪一行代码中,很容易就定位到产生死锁的位置。

 

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