《APUE》：死鎖檢測實例

《Unix環境高級編程》這本書附帶了許多短小精美的小程序，我在閱讀此書的時候，將書上的代碼按照自己的理解重寫了一遍（大部分是抄書上的），加深一下自己的理解（純看書太困了，呵呵）。此例子在Ubuntu 10.04上測試通過。

相關鏈接

• 《UNIX環境高級編程》（第二版）apue.h的錯誤 http://www.linuxidc.com/Linux/2011-04/34662.htm
• Unix環境高級編程 源代碼地址 http://www.linuxidc.com/Linux/2011-04/34826.htm

程序簡介：這個例子是一個會發生死鎖的程序。

1. //《APUE》程序14－2：加鎖和解鎖一個文件區域  
2. //《APUE》程序14－4：死鎖檢測實例  
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. //輸出錯誤信息並退出     
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. //加鎖或解鎖某個文件區域  
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. //鎖住文件中的一個字節  
108. void lockabyte(const char *name, int fd, off_t offset) 
109. { 
110.     //在我的系統上（Ubuntu10.04），發生死鎖時writew_lock並不會返回-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：在該程序中，子進程鎖住字節0，父進程鎖住字節1，然後，它們又都試圖鎖住對方已經加鎖的字節，這樣就造成了死鎖。

2：《Unix環境高級編程》上說：檢測到死鎖時，內核必須選擇一個進程出錯返回。但在我的系統中，父子進程都被卡住，只有當你強制中斷時（Ctrl+C）時，程序才會結束。這個問題以後找個時間來研究一下。