如何(单元)测试一个函数是否无锁

How to (unit) test if a function is lock free ?

本文关键字：函数 是否 一个 单元 测试 如何      更新时间：2023-10-16

我想在我的代码中添加几个单元测试，也因为我加载插件，我并不总是能够访问我正在运行的代码。我真正想检查的测试是我调用的函数是否无锁?

是否有钩子或方法来测试在我的程序中的a点和B点之间是否调用了非锁自由函数?

另一个不太复杂的函数是如何挂钩所有调用锁定函数(如锁，系统调用…)。我知道如何在windows上挂钩调用malloc，但不知道其他。

谢谢你的帮助

你不能。

您可以替换pthread_lock的不同实现，但代码可以直接调用例如futex，如果您替换它，代码仍然可以直接调用syscall(SYS_futex,...)。您可以分析代码或使用strace之类的东西来检测所有此类调用，但这仍然不能告诉您代码是否在汇编中实现了自己的自定义自旋锁。

我很确定，如果不检测锁或类似的东西，您就无法做到这一点。

在测试中调用锁定函数会导致与生产代码中不同的行为(可能只有在启用"用于识别测试的特殊测试模式"时)的情况下会出现很多情况——例如，在lock方法中添加一个100ms的睡眠，然后尝试使用另一个锁定函数，并将时间与"无锁竞争"进行比较。

或者我们可以保留调用锁的计数，并查看函数之前和之后的计数是否相同(或者如果函数应该调用lock一定次数，则增加了预期的数量)。

但是一种不侵入锁定机制的通用方法，我很确定这是不可能的。

当然，代码审查和关于哪些代码调用了锁，哪些代码没有调用锁的清晰文档也是有用的——好的审查者可以发现错误。

正如其他人已经回答的那样，不可能测试该算法是否无锁。但是，可以测试它在多线程环境中的行为是否一致。我在这方面的经验是只使用无锁队列(这是我自己写的，但基于一篇学术论文)，所以我的测试是基于一个队列，这可能对你有用，也可能对你没用。

我使用了多个线程来测试这个队列。

  1. 线程安全:队列不能在重载下崩溃
  2. 速度:在高负载下响应时间如何变化
  3. 一致性:队列不能丢失项目。

在我的测试中，我还改变了读者和作者的数量。队列的行为将根据读取器与写入器的比例而有所不同。读数多于写数通常会导致队列几乎为空，反之则会导致队列不断扩大，直到写数停止写入。

第2点可能会引起您的兴趣，因为您可以根据负载下响应时间的变化来判断算法是否无锁。如果响应时间在高负载下保持快速，则可以推断该算法是无锁的。或者至少，如果它不是，它就会按照它是。

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