Synkronointivirheisiin

Synkronointivirheisiin viitataan ohjelmointivirheisiin, jotka johtuvat väärin tai puutteellisesti koordinoidusta synkronoinnista säikeiden tai prosessien välillä. Niitä esiintyy erityisesti monisäikeisissä ohjelmistoissa, jakautuneissa järjestelmissä ja reaaliaikaisissa sovelluksissa, joissa oikea ajoitus ja tilojen yhteensopiva vaihtaminen ovat olennaisia.

Yleisimmät tyypit ovat data-race eli kilpa-ajo, jossa useat säikeet muokkaavat samaa muistia samaan aikaan ilman asianmukaista lukitusta; deadlock eli odotustilanne, jossa säikeet odottavat toisiaan vapauttavaa resurssia ikuisesti; sekä livelock, jossa säikeet jatkavat toimintoja mutta eivät edisty.

Syyt voivat olla esimerkiksi puutteellinen lukitus- tai synkronointikehys, epäyhteensopiva tai liian hienovarainen synkronointi sekä atomien operaatioiden puuttuminen. Hajautetuissa järjestelmissä viiveet, viestinnän epäjärjestys ja tilojen ristiriidat voivat johtaa epätasapainoon tai epäjohdonmukaisuuksiin.

Vaikutukset voivat olla tietojen epäjohdonmukaisuutta, ohjelman epäluotettavuutta, suorituskykyongelmia ja järjestelmävirheitä. Tällaiset virheet voivat ilmetä muuttujien arvojen huojuessa, tilan ristiriitoina tai sovelluksen äkillisen kaatumisen muodossa.

Ehkäisyyn ja korjaamiseen kuuluu oikeanlainen lukitusmalli (mutex, semaphore), atomiset operaatiot, muistibaarrierit ja tarvittaessa transaktiopohjaiset ratkaisut kuten optimistinen lukitus tai kaksivaiheinen lukitus. Tärkeitä ovat myös perusteellinen testaus, race-detektorit (esimerkiksi ThreadSanitizer, Helgrind) sekä valvonta ja havainnointi, jotta virheitä voidaan havaita ja korjata varhaisessa vaiheessa.