Dead lock과 pthread에서 mutex lock하는 방법

공유자원(파일)에 대해서 pthread의 lock에 대해 알아보던 중 pthread_mutex_lock 외에도 pthread_mutex_trylock, pthread_mutex_timedlock이 있다는걸 알게되었다.

추가적으로 dead lock 가능성을 피하기 위해 잠시 dead lock에 대해 복습해 보면 dead lock 두가지 상황에서 발생할 수 있다. 

1) A thread에서 mutex lock변수 a를 이용해서 lock을 진행한 상태에서 다시 a를 lock 하려고 할때 발생.(보통 재귀적으로 구현 된 함수에서 lock을 거는 경우 발생함)

2) A thread에서 mutex lock변수 a를 lock하고 B thread에서 mutex lock변수 b를 lock을 한 상태에서 A thread에서 b를 이용해서 lock을 시도하는 경우 발생.

dead lock이 안생기도록 로직을 짜는게 최선이지만 현실적으로 어느 상황에서 dead lock이 발생할지 예상하기 힘들다.

pthread mutex lock함수를 보면 다음과 같다

• int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
• int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
• int pthread_mutex_timedlock(pthread_mutex_t *restrict mutex, const struct timespec *restrict abs_timeout); 

각각의 함수마다 조금씩 기능이 다른데 구현 하려는 프로그램에 맞게 적절히 사용하면 된다.

간단한게 특성을 보면 pthread_mutex_lock의 경우 해당 lock이 사용중인 경우 unlock될 때 까지 lock을 구하는 쓰레드는 블락된다.(dead lock의 주된 원인)

pthread_mutex_trylock은 사용하려는 lock이 사용중이면 EBUSY를 리턴하고 사용가능 할 경우 임계영역에 접근한다.

phtread_mytex_timedlock timespec 구조체에 sec와 nano sec를 설정하면 설정 된 시간안에 lock을 획득하지 못하면 오류를 반환함.

예제 코드

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
 
pthread_mutex_t mutex_lock;
 
void* test_mutex_lock(void *data){
 
    pthread_mutex_lock(&mutex_lock);
 
    for(int i=0;i<5;i++){
 
        printf("test_mutex_lock :%d\n",i);
 
        sleep(1);
 
    }
 
    pthread_mutex_unlock(&mutex_lock);
 
    return NULL;
 
}
 
 
 
void* test_mutex_try_lock(void *data){
 
    if(pthread_mutex_trylock(&mutex_lock)==0){//NOT EBUSY
 
        for(int i=0;i<5;i++){
 
            printf("test_mutex_try_lock :%d\n",i);
 
            sleep(1);
 
        }
 
        pthread_mutex_unlock(&mutex_lock);
 
    }else{
 
        printf("test_mutex_try_lock failed!\n");
 
    }
 
    return NULL;
 
}
 
 
 
void* test_mutex_timed_lock(void *data){
 
    struct timespec ts;
 
    ts.tv_sec=1;
 
    ts.tv_nsec=0;
 
    pthread_mutex_timedlock(&mutex_lock,&ts);
 
    for(int i=0;i<5;i++){
 
        printf("test_mutex_timed_lock :%d\n",i);
 
        sleep(1);
 
    }
 
    pthread_mutex_unlock(&mutex_lock);
 
    return NULL;
 
}
 
 
 
int main(void){
 
    pthread_t pid[3];
 
    int thr_id;
 
    int status;
 
    pthread_mutex_init(&mutex_lock, NULL);
 
    
 
    thr_id = pthread_create(&pid[0], NULL, test_mutex_lock, NULL);
 
    if (thr_id < 0)
 
    {
 
        perror("thread create error : ");
 
        exit(0);
 
    }
 
    
 
    thr_id = pthread_create(&pid[1], NULL, test_mutex_try_lock, NULL);
 
    if (thr_id < 0)
 
    {
 
        perror("thread create error : ");
 
        exit(0);
 
    }
 
    
 
    thr_id = pthread_create(&pid[2], NULL, test_mutex_timed_lock, NULL);
 
    if (thr_id < 0)
 
    {
 
        perror("thread create error : ");
 
        exit(0);
 
    }
 
    
 
    pthread_join(pid[0], (void **)&status);
 
    pthread_join(pid[1], (void **)&status);
 
    pthread_join(pid[2], (void **)&status);
 
    
 
    return 0;
 
}