| 2011年12月18日 07:00 | |
2.4 Thread Checker线程检查器
1.1.1 计算机与微处理器
Intel(R) 线程检查器可以快速查找和修复Windows和OpenMP*线程软件中的bug。它监控程序执行过程中的线程行为，发现其中存在的竞争现象、线程阻塞以及潜在的线程死锁问题，提示同线程错误相关的源代码位置、侵权变量以及堆栈跟踪等。新版增添了从Windows主机系统分析Linux系统中运行的线程代码的功能。
Intel(R) 线程检查器含有一个错误检测引擎，可以在数小时内定位难于发现的线程错误，这些错误有时使用传统的工具或软件根本就发现不了。该软件在程序执行期间监控其线程行为，能够检测多种类型的线程错误。在对软件线程化时，最容易引入线程错误，而且难于发现。该情况下一类通常的错误是数据竞争现象，该现象是由于两个或多个线程同时访问相同的内存地址，而且至少一个线程需要对该地址中的内容进行更新引起的。因此数据竞争现象会导致不可预测的结果。Intel Thread Checker可以发现数据竞争现象，另外，它还能发现线程死锁和阻塞问题。
Intel(R) 线程检查器支持Intel(R) 64 与 Microsoft Visual Studio* 环境，通常集成到Intel(R) VTune性能分析器中使用。
2.4.1 线程检查器功能与使用
集成应用于Microsoft Visual Studio .NET*开发环境；
单击诊断功能可以帮助显示可能的错误原因并提出相关的解决建议；
自动错误检测，它可以创建足够的测试来发现通常、异常以及间断性线程bug；
竞争现象、线程死锁和阻塞检测，可以发现最微小的并行程序问题；
兼容于Win32* APIs for threads、C运行时间库函数和OpenMP；
检测难以发现的错误，通过错误检测引擎可以识别运行代码中的潜在bug，即使在程序分析过程中这些bug没有出现。用传统的调试器一般不易发现这些bug；
源代码行bug隔离--准确显示导致bug的变量，线程应用该变量的位置，变量定义位置以及侵权代码行的调用堆栈。
Intel(R) 线程检查器可找出所有潜在及可能发生的线程错误（如数据竞跑以及死锁情况），可跟踪至错误发生的源代码行及内存地址，如图2.10、2.11、2.12所示：
图2.8 Intel(R) 线程检查器可轻松查找线程错误
图2.9 深入到源代码内部以解决线程问题
图2.10 返回Intel(R) 线程检查器来深入查找线程错误
Intel(R) 线程检测器 3.0 Windows版兼容现今的行业标准开发工具：
Microsoft Visual Studio .NET* 开发环境
Microsoft Visual C++* .NET 编译器 2005、2003、2002 版或 Visual C++ 6.0
Intel(R) VTune性能分析器 7.2 或 8.0
Intel(R) Fortran 和 C++ 编译器
Windows 线程和 POSIX* 线程
支持 OpenMP
2.4.2 线程检查器实验
本实验学习如何使用Intel(R) 线程检查器来调试Win32*多线程程序并解决数据竞争、死锁问题。
（1）寻找潜在的数据竞争
编译和运行Potential程序的单线程版本
打开\code\Thread Checker\potential_serial文件夹，双击potential_serial.sln文件；
在Build菜单里选择Configuration Manager，然后选择Debug模式；
在Build菜单里选择Build Solution，编译相关文件；
在Debug菜单里选择Start Without Debugging，运行程序。
编译和运行Potential程序的多线程版本
打开\code\Thread Checker\potential_win文件夹，双击potential_win.sln文件；
在Build菜单里选择Configuration Manager，然后选择Debug模式；
按如下方式配置项目属性：
选中Debug模式 （/Zi）
链接时保留Debug信息 （/DEBUG）
禁止自动优化（/Od）
使用线程安全系统库 （/MDd）
使用二进制文件可重定位功能 （/fixed:no）
在Build菜单里选择Build Solution，编译相关文件；
在Debug菜单里选择Start Without Debugging，运行程序；
注：Potential程序的多线程版本中粒子数量和循环次数大幅度减少，以方便Intel(R) 线程检查器运行。
运行Intel(R) VTune性能分析器；
点击New Project；
在Category栏选择Threading Wizards，在下拉框中选择Intel Thread Checker Wizard；
选择刚才编译好的可执行文件路径（\code\Thread Checker\potential_win\Debug\potential_win.exe），点击Finish按钮，开始运行线程检查器；
线程检查器分析完毕后会显示一些诊断报告，双击可观察相应代码；
问题：
为什么会出现这些冲突？
（2）解决数据竞争问题
解决前一个实验里Intel(R) 线程检查器诊断出来的那些线程错误。哪些变量可以作为线程中的共享变量？哪些变量应该作为每个线程的私有变量？哪些变量出于线程同步的考虑，必须保护起来？
修改好代码中的错误后，重新编译运行，并用线程检查器检测，直到没有诊断错误为止；
当消灭代码中的线程问题后，把粒子和循环数量改为之前单线程版本的数量，重新编译运行。
问题：
修改好的多线程程序运行结果和之前的单线程程序一样吗？
（3）检测死锁问题
打开\code\Thread Checker\Deadlock\文件夹，双击Deadlock.sln文件；
在Build菜单里选择Configuration Manager，然后选择Debug模式；
按照上一小节实验里的方法配置项目属性；
在C/C++菜单中，选择Command Line，填入/Qtcheck，如图所示；
在Build菜单里选择Build Solution，编译相关文件；
在Debug菜单里选择Start Without Debugging，运行程序。
问题：
运行结果正确吗？为什么？
用线程检查器分析程序
运行Intel(R) 线程检查器；
点击New Project；
在Category栏选择Threading Wizards，在下拉框中选择Intel Thread Checker Wizard；
选择刚才编译好的可执行文件路径（\code\ Thread Checker\Deadlock\Debug\Deadlock.exe），点击Finish按钮，开始运行线程检查器；
运行结果可能是下面两张图其中一张，因为死锁并不一定每次都发生，如图2.13、2.14所示：
图2.11 诊断报告显示死锁并未发生，但线程检查器仍然检测出潜在的死锁风险，图中用黄色标出
图2.12 线程检查器检测到了死锁发生并列出来，此时用户需要强制关闭程序运行的DOS窗口
双击诊断列表中的任意一条（错误或者警告），研究相应代码和错误或警告发生的原因。
改正程序错误
返回到Microsoft Visual Studio界面，修改、重新编译程序；
提示：注意每个线程函数work0（）和work1（）中临界区变量cs0和cs1的调用顺序。
重新编译程序后，在VTune性能分析器界面，点击Activity菜单，选择Run，重新用线程分析器分析程序，检测是否有线程错误。
提示：只要对程序做细微改动即可解决所有线程问题，上一级的Solutions目录下提供了正确的DeadlockSolution.cpp程序作为参考。
问题：
用大的数据集可以让线程检查器收集到更多的信息，这个说法正确吗？
线程错误只需要用同步对象就能完全解决，这个说法正确吗？
当程序中存在死锁时，每次运行都会发生死锁吗？
