当Linux杀死一个进程时，它是否释放自旋锁/信号量？

Question

如果一个进程持有一些自旋锁或信号量，并且意外退出（例如，被Linux杀死），那么Linux会正确释放这些锁吗？ 如果Linux没有执行此操作，为什么呢？

- silverbullettt

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如果你对于Linux架构中的同步机制感兴趣，那么你可能想要了解一下futex系统调用的工作原理（“man 7 futex”，“man 2 futex”）。在阻塞情况下，phtread_mutex和sem_wait都是通过futex实现的。 - Andrew Tomazos

Answer 1

这取决于你所谈论的锁的类型。如果你谈论任何内核内部锁，它们将根据需要被释放（否则系统很快会崩溃）。一般来说，这些锁不是由进程本身拥有的，而是由一些内部内核工作流拥有的，并且通常在进程返回用户空间后就不再保持锁定状态了。

但请注意，如果内核在你发出kill命令时已经死锁，那么该进程可能无法被杀掉。进程终止是作为信号处理路径的一部分执行的，该路径从内核到用户空间返回转换代码中调用。如果进程正在等待内核自旋锁，则永远无法到达返回代码，因此该进程将无法退出。

此外，如果进程因内核OOPS而被杀死，那么所有的赌注都是无效的——内核已经处于不一致状态，而OOPS退出代码并没有非常努力地清理内核线程可能在当时持有的任何锁。

如果你在谈论任何类型的用户空间自旋锁或信号量（包括IPC信号量的sem_*系列），那么不会被释放，因为没有锁所有权的概念。

如果你在谈论的是文件锁的flock系列，或fcntl(F_SETLK, ...)建议性锁定，则当该进程中绑定到文件的任何文件描述符关闭时，它们将自动释放。由于这个原因，在大多数情况下使用flock是一个坏主意，但是如果进程被杀死，它将被释放。

如果你在谈论一个进程内的pthread_mutex，那么这个问题就没有意义了，因为当进程终止时，互斥锁也将随之消失。

如果你在谈论一个共享内存段中的共享pthread_mutex（即使用pthread_mutexattr_setpshared使其可共享的互斥锁），只有当它同时被标记为强壮互斥锁（使用pthread_mutexattr_setrobust）时，它才会在进程结束时自动释放。但是，在重新使用之前，必须将其标记为一致；请参阅pthread_mutex_consistent手册页以获取详细信息。

- bdonlan

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非常感谢。我正在谈论内核内部锁，因为我们想要解决系统死锁错误。在某些错误发生时，这些种类的锁是具有影响力的，特别是自旋锁（非常破坏性！！） - silverbullettt

@silverbullet，如果你的内核死锁了，你实际上无法杀死涉及的进程 - 杀死一个进程需要从内核转换退出，因为SIGKILL信号在内核到用户空间退出代码路径中被处理。由于进程已经死锁，它甚至无法走到那一步。 - bdonlan

是的，信号只会在内核到用户空间退出代码路径中处理，因此我们计划采取非常规手段——Linux内核提供了force_sig()函数，如果该函数能够按照我们的期望工作（向进程发送信号并唤醒它），那么我们就解决了这个问题。 - silverbullettt

@silverbullet，不行，那样做不起作用。线程（或进程）退出总是发生在绑定到该线程的内核线程中，以确保释放所有锁并使其操作的任何数据结构处于干净状态。force_sig仅绕过用户空间信号忽略；它仍然必须经过所有其他正常处理。这里唯一真正的解决方案是首先修复导致问题的死锁。 - bdonlan

如果我向一个进程发送SIGKILL信号，然后立即使用wake_up_process()将其唤醒，这样会起作用吗？ - silverbullettt

如果它正在等待自旋锁，那么它已经醒来了。如果它正在等待内核信号量或其他东西，它将立即回到睡眠状态。一旦在内核中出现死锁，你就注定要失败了。更重要的是，该锁可能保护着某些重要的东西 - 如果你随意打破锁，你会留下一些损坏，以后你还会遇到麻烦。 - bdonlan