Linux雜談：程式鎖核+實時執行緒導致的讀寫鎖死迴圈

TpCode發表於2020-11-03
Linux執行緒

發現問題   

    公司專案測試的時候，發現執行一段時間後會出現cpu百分之百的情況。

    想著可能是哪裡出現了死迴圈，於是打算用gdb跟一下，結果gdb居然無法attach到程式。。。。。。

 

定位問題

    查了查去，原來有一個優先順序為RT的實時執行緒出現了死迴圈，並且由於配置了CPU的親和屬性，使得程式只執行在第一個核上，此時gdb就無法attach了

    使用taskset現場修改程式的cpu親和屬性後，發現這個佔cpu百分百的實時執行緒並沒有出現一般的死迴圈，而是每次都在pthread_rwlock_wrlock這個函式中，

    而更詭異的是，只要修改了cpu親和屬性，就沒有“死迴圈了”。。。。。。

 

實驗

    於是寫了一段實驗程式碼

 1 #define _GNU_SOURCE
 2 #include "stdio.h"
 3 #include "stdlib.h"
 4 #include "unistd.h"
 5 #include "pthread.h"
 6 #include <sched.h>
 7 
 8 pthread_rwlock_t rwlock;
 9 
10 void* task1(void *arg)
11 {
12     pthread_setname_np(pthread_self(), "task1");
13 
14     while(1)
15     {   
16         printf("\r\n task1 lock \r\n");
17         pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);
18 
19         printf("\r\n task1 unlock \r\n");
20         pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
21 
22         usleep(100);
23     }   
24 }
25 
26 void* task2(void *arg)
27 {
28     struct sched_param sparam;
29 
30     pthread_setname_np(pthread_self(), "task2");
31 
32     /* 設定為最高優先順序的實時任務 */
33     sparam.sched_priority = sched_get_priority_max(SCHED_RR);
34     pthread_setschedparam(pthread_self(), SCHED_RR, &sparam);
35 
36     while(1)
37     {   
38         printf("\r\n task2 lock \r\n");
39         pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);
40 
41         printf("\r\n task2 unlock \r\n");
42         pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
43 
44         usleep(100);
45     }   
46 }
47 
48 int main(int argc, char *argv[])
49 {
50     pthread_t t1, t2, t3; 
51     cpu_set_t cpuset;
52 
53     /* 設定cpu親和屬性，將程式繫結在第一個核上 */
54     CPU_ZERO(&cpuset);
55     CPU_SET(0, &cpuset);
56     sched_setaffinity(0, sizeof(cpuset), &cpuset);
57 
58     pthread_rwlock_init(&rwlock, NULL);
59 
60     pthread_create(&t2, NULL, task1, NULL);
61     sleep(3);
62     pthread_create(&t3, NULL, task2, NULL);
63 
64     while (1)
65         sleep(10);
66 
67     return 0;
68 }

 

執行結果，如下圖

 

真的出現了CPU百分百的情況！！！

 

分析原因

1. 讀寫鎖的“拿鎖”和“放鎖”操作並不是一個完整的原子操作，而是有可能操作到一半被排程出去；

2. 此次實驗結果顯示，task1（非實時）在做unlock操作時，已經修改了一部分讀寫鎖的屬性，此時task2（實時）lock時，發現不需要再阻塞了，只需要自旋等待（死迴圈）task1將unlock操作做完；然而由於task2是實時任務，整個程式又只繫結到了第一個核上，task1無法得到排程，造成了task2的死迴圈。

 

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