《Unix环境高级编程》：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Ubuntu10.04上测试通过。

程序简介：这个例子是一个会发生死锁的程序。

//《APUE》程序14－2：加锁和解锁一个文件区域
//《APUE》程序14－4：死锁检测实例
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <signal.h>
#include <sys/stat.h> 

#define	read_lock(fd, offset, whence, len) \
	lock_reg((fd), F_SETLK, F_RDLCK, (offset), (whence), (len))
#define	readw_lock(fd, offset, whence, len) \
	lock_reg((fd), F_SETLKW, F_RDLCK, (offset), (whence), (len))
#define	write_lock(fd, offset, whence, len) \
	lock_reg((fd), F_SETLK, F_WRLCK, (offset), (whence), (len))
#define	writew_lock(fd, offset, whence, len) \
	lock_reg((fd), F_SETLKW, F_WRLCK, (offset), (whence), (len))
#define	un_lock(fd, offset, whence, len) \
	lock_reg((fd), F_SETLK, F_UNLCK, (offset), (whence), (len))

#define	FILE_MODE	(S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH)

sig_atomic_t sigflag; /* set nonzero by sig handler */
sigset_t newmask, oldmask, zeromask;

//输出错误信息并退出    
void error_quit(const char *str)    
{    
	fprintf(stderr, "%s\n", str);    
	exit(1);    
}

static void sig_usr(int signo)	/* one signal handler for SIGUSR1 and SIGUSR2 */
{
	sigflag = 1;
}

void TELL_WAIT(void)
{
	if (signal(SIGUSR1, sig_usr) == SIG_ERR)
		error_quit("signal(SIGUSR1) error");
	if (signal(SIGUSR2, sig_usr) == SIG_ERR)
		error_quit("signal(SIGUSR2) error");
	sigemptyset(&zeromask);
	sigemptyset(&newmask);
	sigaddset(&newmask, SIGUSR1);
	sigaddset(&newmask, SIGUSR2);

	/*
	* Block SIGUSR1 and SIGUSR2, and save current signal mask.
	*/
	if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask) < 0)
		error_quit("SIG_BLOCK error");
}

void TELL_PARENT(pid_t pid)
{
	kill(pid, SIGUSR2);		/* tell parent we're done */
}

void WAIT_PARENT(void)
{
	while (sigflag == 0)
		sigsuspend(&zeromask);	/* and wait for parent */
	sigflag = 0;

	/*
	* Reset signal mask to original value.
	*/
	int temp = sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL);
	if (temp < 0)
		error_quit("SIG_SETMASK error");
}

void TELL_CHILD(pid_t pid)
{
	kill(pid, SIGUSR1);			/* tell child we're done */
}

void WAIT_CHILD(void)
{
	while (sigflag == 0)
		sigsuspend(&zeromask);	/* and wait for child */
	sigflag = 0;

	/*
	* Reset signal mask to original value.
	*/
	int temp = sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL);
	if (temp < 0)
		error_quit("SIG_SETMASK error");
}

//加锁或解锁某个文件区域
int lock_reg(int fd, int cmd, int type, off_t offset,
			 int whence, off_t len)
{
	struct flock lock;
	lock.l_type = type;
	lock.l_start = offset;
	lock.l_whence = whence;
	lock.l_len = len;
	return fcntl(fd, cmd, &lock);
}

//锁住文件中的一个字节
void lockabyte(const char *name, int fd, off_t offset)
{
	//在我的系统上（Ubuntu10.04），发生死锁时writew_lock并不会返回-1
	if( writew_lock(fd, offset, SEEK_SET, 1) < 0 )
		error_quit("writew_lock error");
	printf("%s: got the lock, byte %ld\n", name, offset);
}

int main(void)
{
	int fd;
	pid_t pid;

	fd = creat("templock", FILE_MODE);
	if( fd < 0 )
		error_quit("create error");
	if( write(fd, "ab", 2) != 2 )
		error_quit("write error");

	TELL_WAIT();
	pid = fork();
	if( pid < 0 )
		error_quit("fork error");
	else if( pid == 0 )
	{
		lockabyte("child", fd, 0);
		TELL_PARENT( getpid() );
		WAIT_PARENT();
		lockabyte("child", fd, 1);
	}
	else
	{
		lockabyte("parent", fd, 1);
		TELL_CHILD(pid);
		WAIT_CHILD();
		lockabyte("parent", fd, 0);
	}
	return 0;
}

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。