#linux内核之旅#通过生产者与消费者模型感受死锁——西邮本科生的实验

_本文原题：通过生产者与消费者模型感受死锁——西邮本科生的实验
一. 实验目的及实验环境1.实验目的
通过观察、分析实验现象，深入理解产生死锁的原因，学会分析死锁的方法，并利用 pstack、 gdb 或 core 文件分析（ valgrind (DRD+Helgrind) 可选）其中的一种方法来分析死锁。
2.实验环境（1）硬件
CPU：Intel i5
内存：16G
显示器：NVIDIA 1050Ti
硬盘空间：1T
（2）软件
虚拟机名称及版本：VMware
操作系统名称及版本：Ubuntu16.04
编译器：gedit
二. 实验内容1、实验前准备工作
仔细阅读参考资料 Linux 死锁现象及分析方法，了解对死锁现象进行分析的各种工具，选择其中一种对死锁现象进行分析。
2、实验内容
1）准备好生产者-消费者问题，或者哲学家就餐问题产生死锁的代码。
2）编译程序后，注意加调试选项-g ，先预计一下这个程序的运行结果，运行程序，若程序没有响应，按 ctrl+c 中断程序运行，然后再重新运行，如此反复若干次，记录下每次的运行结果。若产生了死锁，通过工具对死锁进行分析。
三、实验结果分析
连续多次查看这个进程的函数调用关系堆栈，死锁线程将一直处于等锁状态，对比多次的函数调用堆栈输出结果，确定哪两个线程（或者几个线程）一直没有变化且一直处于等锁的状态，给出运行结果截图，在图中标出死锁出现的地方，并分析为什么会出现死锁代码设计：假设只有一个生产者，却有一个消费者，生产者一次生产一个资源，消费者一次消耗一个资源，按照基本原理应该是先申请资源，进而互斥锁上锁，若申请失败，就不上锁，等待申请成功，再上锁。为了产生死锁条件修改顺序：先互斥锁上锁，然后再进行资源申请。这样有可能出现生产者未来得及生产资源，消费者就进行申请，但先上锁后申请，所以未申请到，不会解锁，因为互斥锁未解锁，生产者无法生产。举个简单的例子（和我组成员刘传玺一同商讨得出）：
假设有一个筐子，甲做馒头，乙吃馒头，合理的情况应该是乙看一眼筐里有没有馒头，若有，则伸手去取，若没有，则等甲放进去，再取；相对应，如果做甲看见乙在取馒头，此时筐子被占用了，甲暂时还不能放馒头进去，等乙取完了，甲才放新馒头。就这样有条不紊一直运行。但是现在情况变了，乙不管三七二十一伸手就拿，要是拿到了还好，就吃了，要是手快了，馒头还没做好，他伸手取一抓，没抓找，手就放在筐子里等，甲一看手在筐里放着，我馒头也放不进去啊，那就等他把手拿出来再放进去... ...一个在等馒头来，一个在等手出去：死锁！
发生死锁，无资源，却申请资源：

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进行检查：

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锁定错误位置：

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互斥锁先锁定后申请资源，顺序出错，可能会导致死锁。发现错误，解决错误：

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四、总结
平时阅读代码，觉得一切顺理成章，非常自然，从未思考为何要这样做。通过本次实验，老师逆向思维，让我们写出死锁！所有代码都在避开死锁，老师让我们写出死锁，无从下手，毫无头绪，实在让人头疼。查阅资料，反复理解运行顺序: 申请，上锁，释放，来来回回，费九牛二虎之力才写出死锁。回头观望，瞬间恍然大悟，明白老师了良苦用心，躲避错误人人都会，但如果我能从无错中犯错，也就是说我理解了整个运行结构，操作流程之后，才能知道在何处会犯错，能犯错，通过犯错让我们更深刻的体会错误，理解错误。从而根本的明白错误发生的原因以及修改的方式。不得不说实在高明。同时我也感受到了 Linux 代码的严谨，仅仅是两行代码顺序调换，就发生了意想不到的错误，若在大工程中犯错，可能会带来毁灭性的后果。让我在感叹代码严谨的同时，也让我明白了不可以抱有侥幸心理，只有错和不错，没有可能一说！可能有错那就是错误， 100%正确才是真正的正确，严谨认真、高效简洁是编写代码要有的思维风范。分页标题
五．附录：源代码（电子版）

# include<stdio.h> # include<stdlib.h> # include<unistd.h> # include<pthread.h> # include<semaphore.h> # defineM 1 # defineP(x) sem_wait(&x) # defineV(x) sem_post(&x)
intin = 0; intout = 0; intbuff[M] = { 0};
sem_tsem_dr; sem_tsem_co; pthread_mutex_tmutex;
voidprint{ staticintnumber = 0; inti; printf( "(%2d)t",number); for(i = 0; i < M; i++) printf( "%d ", buff[i]); number++; printf( "n"); }
void* producer{ for(;;) { sleep( 1); P(sem_dr); pthread_mutex_lock(&mutex);in = in % M; printf( "(+)produce a product. buffer:"); buff[in] = 1; print; ++in;pthread_mutex_unlock(&mutex); V(sem_co); }}
void* consumer{ for(;;) { sleep( 1); pthread_mutex_lock(&mutex); P(sem_co);out = out % M; printf( "(-)consume a product. buffer:"); buff[out] = 0; print; ++out;pthread_mutex_unlock(&mutex); V(sem_dr); }}
voidsem_mutex_init{ intinit1 = sem_init(&sem_dr, 0, M); intinit2 = sem_init(&sem_co, 0, 0); if( (init1 != 0) && (init2 != 0)) { printf( "sem init failed n"); exit( 1); } intinit3 = pthread_mutex_init(&mutex, NULL); if(init3 != 0) { printf( "mutex init failed n"); exit( 1); } }
intmain{ pthread_tid1; pthread_tid2; inti; intret; sem_mutex_init; /*create the producer thread*/ret = pthread_create(&id1, NULL, producer, NULL); if(ret != 0) { 【#linux内核之旅#通过生产者与消费者模型感受死锁——西邮本科生的实验】printf( "producer creation failed n"); exit( 1); } ret = pthread_create(&id2, NULL, consumer, NULL); if(ret != 0) {printf( "consumer creation failed n"); exit( 1); } pthread_join(id1, NULL); pthread_join(id2, NULL); exit( 0); }