死锁检测实现

一、背景

　　在工作项目使用多进程、多线程过程中，因争夺资源而造成一种资源竞态，所以需加锁处理。如下图所示，线程A想获取线程B的锁，线程B想获取线程C的锁，线程 C 想获取线程D的锁， 线程D想获取线程A的锁，从而构建了一个资源获取环，当进程或者线程申请的锁处于相互交叉锁住的情况，就会出现死锁，它们将无法继续运行。

　　死锁的存在是因为有资源获取环的存在，所以只要能检测出资源获取环，就等同于检测出死锁的存在。

二、原理

　　在不改变项目源代码的情况下，采用图算法来检测环的存在，使用有向图来存储；如线程A获取线程B已占用的锁（表示线程B获取锁成功），则为线程A指向线程B；启动一个线程定时对图进行检测是否有环的存在。

   （1）数据结构

//数据/点
struct node{

    uint64 thread_id;//线程ID
    uint64 lock_id;//锁ID
    int degress;
};

//数据和数据结构分开
struct vertex{

    struct node *d;
    struct vertex *next;
};

struct graph{

    struct vertex list[THREAD_MAX];//存储图的所有节点
    int num;//已经使用了多少个

    struct node locklist[THREAD_MAX];
    int lockidx;
    
    pthread_mutex_t mutex;//预留：线程安全考虑，在对图修改时加锁
};

   （2）图的操作

　　　　a.创建图节点

//创建图节点
struct vertex *create_vertex(struct node *d){

    struct vertex *tex =  (struct vertex*)calloc(1,sizeof(struct vertex));
    if(tex == NULL) return NULL;

    tex->d = d;
    tex->next = NULL;
    return tex;
}

　　     b.查找节点

//查找节点，是否存在
int search_vertex(struct node *d){

    int i;
    for (i = 0; i < tg->num; i++)
    {
        if (tg->list[i].d->thread_id == d->thread_id)
        {
            return i;
        }
    }

　　     c.添加节点

//添加节点，只是把添加的节点放到list中，还没有确定各节点间的指向，必须通过add_edge添加边来确定
void add_vertex(struct node *d){

    if (search_vertex(d) == -1)
    {
        tg->list[tg->num].d = d;//添加到list中
        tg->list[tg->num].next = NULL;

        tg->num++;//节点数累加
    }
}

　　     d.添加边，指定方向

//添加边，指定方向，谁指向谁
void add_edge(struct no