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Data race reading `_thread.RLock` recursion count in `repr()` under free-threading

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extension-modules type-bug
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Python
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Beschreibung

Bug report

Bug description:

This is a follow-up to #153292 (data race in repr() of _thread.RLock), which was fixed by making rlock_repr read the lock's owner with an atomic load. The fix covered the owner (self->lock.thread) field, but rlock_repr still reads self->lock.level with a plain (non-atomic) load to compute the recursion count:

https://github.com/python/cpython/blob/22a6c51c94a4fde986b8964f1d36d5ec3ac20dcc/Modules/_threadmodule.c#L1287-L1305

self->lock.level is written by acquire / release / _acquire_restore, e.g.:

https://github.com/python/cpython/blob/22a6c51c94a4fde986b8964f1d36d5ec3ac20dcc/Modules/_threadmodule.c#L1198-L1210

So on a free-threaded build, repr(rlock) concurrent with acquire() or release() is still a data race, now on the level field rather than the owner field the earlier fix addressed.

Reproducer:

import _thread
from threading import Thread, Barrier

shared_rlock = _thread.RLock()
state = (5, _thread.get_ident())

def chain1_thread():
    for _ in range(20000):
        try:
            shared_rlock._acquire_restore(state)
        except Exception:
            pass

def chain2_thread():
    for _ in range(20000):
        try:
            repr(shared_rlock)
        except Exception:
            pass

N_C1 = 2
N_C2 = 4
barrier = Barrier(N_C1 + N_C2)

def _c1():
    barrier.wait()
    chain1_thread()

def _c2():
    barrier.wait()
    chain2_thread()

threads  = [Thread(target=_c1) for _ in range(N_C1)]
threads += [Thread(target=_c2) for _ in range(N_C2)]
for t in threads: t.start()
for t in threads: t.join()

TSAN Report :

==================
WARNING: ThreadSanitizer: data race (pid=655652)
  Read of size 8 at 0x7fffb6610540 by thread T6:
    #0 rlock_repr /cpython/./Modules/_threadmodule.c:1295:28 
    #1 PyObject_Repr /cpython/Objects/object.c:784:11 
    #2 builtin_repr /cpython/Python/bltinmodule.c:2677:12 
    #3 _PyEval_EvalFrameDefault /cpython/Python/generated_cases.c.h:2712:35  

  Previous write of size 8 at 0x7fffb6610540 by thread T1:
    #0 _thread_RLock__acquire_restore_impl /cpython/./Modules/_threadmodule.c:1210:22 
    #1 _thread_RLock__acquire_restore /cpython/./Modules/clinic/_threadmodule.c.h:537:20 
    #2 method_vectorcall_O /cpython/Objects/descrobject.c:476:24 
    #3 _PyObject_VectorcallTstate /cpython/./Include/internal/pycore_call.h:144:11 
    #4 PyObject_Vectorcall /cpython/Objects/call.c:327:12 
    #5 _Py_VectorCallInstrumentation_StackRefSteal /cpython/Python/ceval.c:768:11 
    #6 _PyEval_EvalFrameDefault /cpython/Python/generated_cases.c.h:1906:35

SUMMARY: ThreadSanitizer: data race /cpython/./Modules/_threadmodule.c:1295:28 in rlock_repr
==================
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Linux

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  • gh-155381

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Rechercherichtung

Beginne in Modules/_threadmodule.c bei rlock_repr sowie bei den im Bericht beschriebenen Implementierungen von acquire, release und _acquire_restore. Führe den bereitgestellten Reproducer in einem free-threaded Build mit ThreadSanitizer aus, sieh dir anschließend die zugehörigen Tests an und verifiziere, dass nebenläufige Aufrufe von repr() und Aktualisierungen des Locks keinen Race mehr melden.

Vom Indexierungsmodell aus dem Issue-Text verfasst.

Bewertung

Tech-Stack
c, python
Bereich
operating-systems
Issue-Typ
Bug
Schwierigkeit
4/5
Geschätzter Aufwand
3-5 Tage
Aktivitätsstatus
Veraltet
Klarheit
Klar beschrieben
Anfängerfreundlichkeit
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