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Data race in `faulthandler.enable()` and `faulthandler.disable()` with free-threading

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extension-modules type-bug
主要言語
Python
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説明

Bug report

Bug description:

faulthandler.enable() and faulthandler.disable() read and write the global fatal_error state with no synchronization. enable() checks the enabled guard and then sets it,

https://github.com/python/cpython/blob/b18168cb32d545ed976b760983478cbd5dde5bdf/Modules/faulthandler.c#L536-L541

while disable() reads the same guard and tears the state back down, including Py_CLEAR(fatal_error.file),

https://github.com/python/cpython/blob/b18168cb32d545ed976b760983478cbd5dde5bdf/Modules/faulthandler.c#L641-L658

so two threads calling enable() and disable() concurrently race on the enabled flag, on the installed signal handlers, and on the fatal_error.file reference.

Reproducer:

import faulthandler, os
from threading import Thread, Event

def owner():
    f = open(os.devnull, 'w')
    for _ in range(200000):
        faulthandler.enable(file=f, all_threads=False)
        f.write('x')
        f.flush()
    f.close()

def toggler():
    for _ in range(200000):
        faulthandler.disable()

threads  = [Thread(target=owner)   for _ in range(4)]
threads += [Thread(target=toggler) for _ in range(4)]
for t in threads: t.start()
for t in threads: t.join()

With TSAN build, the owner thread's own f.write()/enable() raises ValueError: I/O operation on uninitialized object because a concurrent disable() dropped the last reference to f and finalized it.

TSAN Report:

WARNING: ThreadSanitizer: data race (pid=1671402)
  Write of size 4 at 0x555555e19478 by thread T5:
    #0 faulthandler_disable /cpython/./Modules/faulthandler.c:644:29 (python3.16t+0x57830e) 
    #1 faulthandler_disable_py_impl /cpython/./Modules/faulthandler.c:674:5  
    #2 faulthandler_disable_py /cpython/./Modules/clinic/faulthandler.c.h:299:12 
    #3 cfunction_vectorcall_NOARGS /cpython/Objects/methodobject.c:508:24  
    #4 _PyObject_VectorcallTstate /cpython/./Include/internal/pycore_call.h:144:11  
    #5 PyObject_Vectorcall /cpython/Objects/call.c:327:12 
...

  Previous read of size 4 at 0x555555e19478 by thread T4:
    #0 faulthandler_enable /cpython/./Modules/faulthandler.c:538:21  
    #1 faulthandler_py_enable_impl /cpython/./Modules/faulthandler.c:633:9 
    #2 faulthandler_py_enable /cpython/./Modules/clinic/faulthandler.c.h:278:20 
    #3 cfunction_vectorcall_FASTCALL_KEYWORDS /cpython/Objects/methodobject.c:465:24  
    #4 _PyObject_VectorcallTstate /cpython/./Include/internal/pycore_call.h:144:11  
    #5 PyObject_Vectorcall /cpython/Objects/call.c:327:12 
...

  Location is global '_PyRuntime' of size 405824 at 0x555555e16c80 

SUMMARY: ThreadSanitizer: data race /cpython/./Modules/faulthandler.c:644:29 in faulthandler_disable
==================
CPython versions tested on:

CPython main branch

Operating systems tested on:

Linux

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はじめの一歩

  1. issue を最後まで読み、次にプロジェクトのコントリビューションガイドを読みます。
  2. 着手することを issue にコメントします — 二人が同じ作業をするのを防げます。
  3. リポジトリをフォークし、ブランチを切って変更します。
  4. issue 番号を参照したプルリクエストを送ります。

調査の方向性

Modules/faulthandler.c の enable() の 536-541 行と disable() の 641-658 行から始め、次に提供された再現プログラムを ThreadSanitizer ビルドで実行します。共有されている enabled 状態、シグナルハンドラ、fatal_error.file の所有権を追跡します。enable()/disable() の同時呼び出しで報告された race が発生せず、呼び出し元のファイルも無効化されなくなれば完了です。

索引モデルが issue の本文から書いたものです。

評価

技術スタック
python
領域
operating-systems
issue の種類
バグ
難易度
4/5
見積もり時間
3〜5日
活発さ
静か
明瞭さ
おおむね明確
初心者へのやさしさ
46/100

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