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Data race in list.sort() on no-gil build

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interpreter-core topic-free-threading type-bug
Vorherrschende Sprache
Python
Sterne
77.2k
Forks
35.9k
PR-Merge-Kennzahlen
PR-Kennzahlen ausstehend

Beschreibung

Bug report

Bug description:
Summary

As reported in #153852 (TSAN0014), list.sort() writes each slot of the array with a plain, non-atomic store. When another thread concurrently accesses the same list, there is a data race between the in-place sort and the reader, which will be reported by TSAN.

How to reproduce

First we need to enable thread-sanitizer

  • ./configure --disable-gil --with-thread-sanitizer
  • TSAN_OPTIONS="halt_on_error=1 symbolize=1 history_size=4" ./python repro.py

Then run the following repro.py

import sys, threading

size, rounds, num_threads = 2000, 1500, 32
SCRAMBLED = sorted(range(size), key=lambda x: (x * 2654435761) & 0xFFFFFFFF)
global_list = list(SCRAMBLED)
enter, leave = threading.Barrier(num_threads + 1), threading.Barrier(num_threads + 1)

def reader():
    for _ in range(rounds):
        enter.wait()
        for _x in global_list:
            pass
        leave.wait()

def main_sorter():
    for _ in range(rounds):
        global_list[:] = SCRAMBLED
        enter.wait()
        global_list.sort()
        leave.wait()

ts = [threading.Thread(target=reader) for _ in range(num_threads)]
for t in ts: 
    t.start()
main_sorter()
for t in ts: 
    t.join()

Finally we could see the log from TSan

WARNING: ThreadSanitizer: data race (pid=3143552)
  Write of size 8 at 0xffffb6b3c018 by main thread:
    #0 binarysort Objects/listobject.c:1918 (python+0x1c64bc)
CPython versions tested on:

CPython main branch

Operating systems tested on:

Linux

Linked PRs
  • gh-154572

Beitragsleitfaden

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Erste Schritte

  1. Lies das ganze Issue und danach den Beitragsleitfaden des Projekts.
  2. Schreib ins Issue, dass du es übernimmst — das erspart doppelte Arbeit.
  3. Forke das Repository und arbeite in einem Branch.
  4. Öffne einen Pull Request, der die Issue-Nummer nennt.

Rechercherichtung

Beginne mit der Ausführung von repro.py mit der aufgeführten no-GIL- und ThreadSanitizer-Konfiguration und untersuche anschließend Objects/listobject.c im Bereich von binarysort in Zeile 1918. Vergleiche den Race-Report mit der verlinkten Arbeit gh-154572. Als abgeschlossen gilt die Aufgabe, wenn die Reproduktion keinen ThreadSanitizer-Data-Race-Report mehr erzeugt.

Vom Indexierungsmodell aus dem Issue-Text verfasst.

Bewertung

Tech-Stack
c, python
Bereich
operating-systems, testing-qa
Issue-Typ
Bug
Schwierigkeit
4/5
Geschätzter Aufwand
3-5 Tage
Aktivitätsstatus
Veraltet
Klarheit
Größtenteils klar
Anfängerfreundlichkeit
30/100

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