嵌入式軟件設計中查找缺陷的幾個(gè)技巧

作者：時(shí)間：2008-04-06 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/258085.htm　　在復雜的代碼中辨認潛在的競爭條件可能是一項乏味而又耗時(shí)的工作。相應的輔助工具從用來(lái)識別全局數據訪(fǎng)問(wèn)的簡(jiǎn)單腳本到先進(jìn)的動(dòng)態(tài)分析程序如Polyspace Verifier。雖然比較困難，但詳盡的代碼分析是識別這類(lèi)錯誤的唯一途徑。測試不大可能能夠建立重復觸發(fā)競爭條件所需的精確時(shí)序序列。

　　三、死鎖

　　在共享資源的系統中，防止訪(fǎng)問(wèn)沖突極為重要，但這有可能導致另一個(gè)問(wèn)題：死鎖。當通過(guò)鎖定一個(gè)資源來(lái)防止任何其它線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)這個(gè)資源，以避免競爭條件時(shí)，必須對設計進(jìn)行評估，確保絕對不會(huì )發(fā)生死鎖。死鎖測試通常沒(méi)有什么效果，因為只有某種特定順序的資源鎖定才可能產(chǎn)生死鎖，而一般的測試不大可能導致這種順序。

　　死鎖只不過(guò)是多線(xiàn)程環(huán)境中一個(gè)鎖定資源的問(wèn)題。以下四個(gè)條件必須同時(shí)具備，才會(huì )發(fā)生死鎖。防止其中任何一個(gè)條件出現都可以排除死鎖的可能性：

　　* 相互排除---每次只有一個(gè)線(xiàn)程可以使用某個(gè)鎖定的資源；
　　* 非先占---其它線(xiàn)程不能強迫另一個(gè)線(xiàn)程釋放資源；
　　* 保持并等待---線(xiàn)程在等待需要的其它任何資源時(shí)，保持它們已經(jīng)鎖定的資源；
　　* 循環(huán)等待---存在一個(gè)線(xiàn)程循環(huán)鏈，其中每個(gè)線(xiàn)程保持鏈中下一個(gè)線(xiàn)程所需要的資源。

圖1：循環(huán)等待
　　圖1中的資源分配圖是死鎖問(wèn)題的一個(gè)例子。線(xiàn)程1首先鎖定Buf資源，在保持Buf時(shí)，指向Bus，然后是Mux。如果線(xiàn)程1一直運行到結束，它最終將釋放所有這些資源。線(xiàn)程2運行時(shí)，必須指向Bus、Sem，最后是Mux。線(xiàn)程3運行時(shí)，需要Sem和Buf。

　　在這個(gè)設計實(shí)例中，無(wú)法保證任何一個(gè)線(xiàn)程能夠在另一個(gè)線(xiàn)程開(kāi)始執行之前結束。如果一個(gè)線(xiàn)程不能得到需要的某個(gè)資源，它將掛起執行(阻塞)，直到該資源有效為止。在系統運行過(guò)程中，各線(xiàn)程都將對資源進(jìn)行鎖定或解鎖。由于各線(xiàn)程運行和指向其資源的相對時(shí)序各不相同，有可能出現由于各個(gè)線(xiàn)程正在等待被其它線(xiàn)程保持的資源，導致所有線(xiàn)程都無(wú)法運行的情況。例如，如果線(xiàn)程1保持Buf，線(xiàn)程2保持Bus，而線(xiàn)程3已經(jīng)取得了Sem，則系統將發(fā)生死鎖。因為按照從Buf到Bus到Sem，再回到Buf的線(xiàn)程分配箭頭，循環(huán)等待條件得到了滿(mǎn)足。

圖2：沒(méi)有死鎖
　　潛在死鎖問(wèn)題識別出來(lái)之后，通常很容易進(jìn)行修復。在圖2中，對線(xiàn)程3進(jìn)行了修改，使其在得到Sem之前首先設法指向Buf。這樣，循環(huán)等待的條件就被打破了，系統將不會(huì )再受到死鎖的影響。

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