concurrency-debugging — скилл для Claude Code: разбор гонок и дедлоков
Скилл ведёт агента по отчётам ThreadSanitizer, графам блокировок Helgrind и зависшим потокам в GDB. Пригодится, когда программа падает или виснет на многопоточке.
npx skills add mohitmishra786/low-level-dev-skills --skill concurrency-debugging -a claude-codeЧто делает concurrency-debugging
Скилл описывает порядок разбора конкурентных багов: как читать отчёт TSan, как искать нарушение порядка блокировок через Helgrind, как вытащить зависшие потоки в GDB. Сборка под TSan идёт через clang -fsanitize=thread -g -O1 или gcc -fsanitize=thread -g -O1, запуск Helgrind — через valgrind --tool=helgrind --log-file=helgrind.log ./prog.
Внутри есть таблица типичных гонок с исправлениями: чтение и запись глобала без мьютекса, двойная проверка блокировки без atomic, += по общему счётчику, изменение контейнера во время обхода. Отдельный раздел про std::atomic — почему compare_exchange_strong нужен там, где if (counter == 0) counter = 1 даёт TOCTOU-гонку, и почему memory_order_relaxed не годится для флага готовности данных. Дальше разбирается happens-before: sequenced-before внутри потока, synchronizes-with между потоками, создание и join потока, мьютекс.
Для Rust скилл напоминает про Arc<Mutex<T>> и гарантии на этапе компиляции. Учтите: разбор идёт по C++ и Rust, а инструменты в примерах — clang, gcc, valgrind, gdb; если у вас другой тулчейн, примеры придётся перекладывать самому.
Какие задачи решает
- прочитать отчёт ThreadSanitizer и найти конфликтующие обращения к адресу
- найти нарушение порядка захвата блокировок до того, как оно даст дедлок
- определить, какие потоки зависли и какой мьютекс каждый держит
- поймать TOCTOU-гонку в составной операции над
std::atomic - разложить happens-before между потоками в C++ или Rust
Примеры запросов агенту
- ThreadSanitizer выдал data race, помоги прочитать отчёт и предложи исправление
- Программа зависла на многопоточке — покажи, как найти дедлок через GDB
- Проверь, правильно ли я расставил memory_order в этом коде
Как установить concurrency-debugging
1Через Skills CLI (Vercel)
npx skills add mohitmishra786/low-level-dev-skills --skill concurrency-debugging -a claude-code2Вручную: положить файлы
~/.claude/skills/concurrency-debugging/SKILL.mdПапка скилла целиком; для одного проекта — .claude/skills/concurrency-debugging/
1Через Skills CLI (Vercel)
npx skills add mohitmishra786/low-level-dev-skills --skill concurrency-debugging -a codex2Вручную: положить файлы
.agents/skills/concurrency-debugging/SKILL.mdДля всех проектов — ~/.agents/skills/
1Через Skills CLI (Vercel)
npx skills add mohitmishra786/low-level-dev-skills --skill concurrency-debugging -a cursor2Вручную: положить файлы
.cursor/skills/concurrency-debugging/SKILL.mdCursor читает и .agents/skills/, и .claude/skills/
1GitHub CLI
gh skill install mohitmishra786/low-level-dev-skills concurrency-debugging2Вручную: положить файлы
.github/skills/concurrency-debugging/SKILL.md1Через Skills CLI (Vercel)
npx skills add mohitmishra786/low-level-dev-skills --skill concurrency-debugging -a gemini-cli2Командой платформы
gemini skills install https://github.com/mohitmishra786/low-level-dev-skills --path skills/debuggers/concurrency-debuggingВручную: положить файлы
.devin/skills/concurrency-debugging/SKILL.mdСтарый путь .windsurf/skills/ тоже читается
Через Skills CLI (Vercel)
npx skills add mohitmishra786/low-level-dev-skills --skill concurrency-debugging -a opencodeClaude.ai
Упакуйте папку в zip и загрузите в Settings → Capabilities → Skills
По шагам, с командами для каждой платформы: Как установить скилл в Claude Code: пять способов
Из того же набора62
Похожие
Рядом в теме «Языки программирования»
Все скиллы по теме «Языки программирования» →Вопросы о concurrency-debugging
Как установить concurrency-debugging в Claude?
Выполните npx skills add mohitmishra786/low-level-dev-skills --skill concurrency-debugging -a claude-code. Скилл окажется в ~/.claude/skills/concurrency-debugging/SKILL.md.
Что делает concurrency-debugging?
Проводит агента по диагностике гонок и дедлоков: разбор отчётов TSan, анализ порядка блокировок в Helgrind, поиск зависших потоков в GDB, типовые ошибки с std::atomic и рассуждения о happens-before.
С какими языками работает скилл?
Примеры и рассуждения построены на C++ и Rust. Инструменты в разборах — ThreadSanitizer, Helgrind, GDB.
Исходный текст
SKILL.md · MIT
---
name: concurrency-debugging
description: Concurrency debugging skill for diagnosing data races and deadlocks. Use when reading TSan race reports, debugging deadlocks with GDB thread inspection, analyzing lock-order graphs with Helgrind, identifying std::atomic misuse patterns, or reasoning about happens-before in C++ and Rust. Activates on queries about data races, TSan reports, deadlocks, Helgrind, lock ordering, thread sanitizer output, or atomic ordering issues.
---
# Concurrency Debugging
## Purpose
Guide agents through diagnosing and fixing concurrency bugs: reading ThreadSanitizer race reports, using Helgrind for lock-order analysis, detecting deadlocks with GDB thread inspection, identifying common `std::atomic` misuse patterns, and applying happens-before reasoning in C++ and Rust.
## Triggers
- "ThreadSanitizer reported a data race — how do I read the report?"
- "My program deadlocks — how do I debug it?"
- "How do I use Helgrind to find threading bugs?"
- "Am I using std::atomic correctly?"
- "How does happens-before work in C++ memory ordering?"
- "How do I find which threads are deadlocked in GDB?"
## Workflow
### 1. ThreadSanitizer (TSan) — race detection
```bash
# Build with TSan
clang -fsanitize=thread -g -O1 -o prog main.c
# or GCC
gcc -fsanitize=thread -g -O1 -o prog main.c
# Run (TSan intercepts memory accesses at runtime)
./prog
# TSan-specific options
TSAN_OPTIONS="halt_on_error=1:second_deadlock_stack=1" ./prog
```
Reading a TSan report:
```text
WARNING: ThreadSanitizer: data race (pid=12345)
Write of size 4 at 0x7f1234 by thread T2:
#0 increment /src/counter.c:8:5 ← access site in T2
#1 worker_thread /src/counter.c:22:3
Previous read of size 4 at 0x7f1234 by thread T1:
#0 read_counter /src/counter.c:3:14 ← conflicting access in T1
#1 main /src/counter.c:30:5
Thread T2 created at:
#0 pthread_create .../tsan_interceptors.cpp
#1 main /src/counter.c:28:3
SUMMARY: ThreadSanitizer: data race /src/counter.c:8:5 in increment
```
How to read:
1. Line 1: type of access (write/read) and address
2. Stack under "Write of size": the thread that performed the write
3. Stack under "Previous read/write": the conflicting thread
4. "Thread T2 created at": where the thread was spawned
5. Fix: the `increment` and `read_counter` functions access the same address without synchronization
Common races and fixes:
| Race pattern | Fix |
|-------------|-----|
| Read/write on global without lock | Add mutex or use `std::atomic` |
| Double-checked locking without `atomic` | Use `std::once_flag` + `std::call_once` |
| `+=` on shared integer | Use `std::atomic<int>::fetch_add()` |
| Container modified while iterated | Lock entire critical section |
| `shared_ptr` ref count race | Already safe (ref count is atomic); but pointed-to object may not be |
### 2. Helgrind — lock-order and race detection
Helgrind uses Valgrind infrastructure to detect lock ordering violations (potential deadlocks) and data races:
```bash
# Run with Helgrind
valgrind --tool=helgrind --log-file=helgrind.log ./prog
# Lock order violation report
==1234== Thread #3: lock order "0x... M2" after "0x... M1"
==1234== observed (incorrect) order
==1234== at pthread_mutex_lock (helgrind/...)
==1234== by worker2 /src/worker.c:45 ← T3 takes M2 then M1
==1234==
==1234== required order established by acquisition of lock at address 0x... M1
==1234== at pthread_mutex_lock
==1234== by worker1 /src/worker.c:31 ← T1 takes M1 then M2
```
Lock-order violation = potential deadlock:
- Thread T1 acquires M1, then tries M2
- Thread T2 acquires M2, then tries M1
- Both can deadlock if they race
Fix: enforce a consistent global lock ordering. Always take M1 before M2 everywhere.
### 3. Deadlock detection with GDB
```bash
# Attach GDB to a deadlocked process
gdb -p $(pgrep prog)
# Or run under GDB then trigger deadlock
(gdb) info threads # list all threads and current state
# * 1 Thread 0x... (LWP 1234) "prog" ... in __lll_lock_wait ()
# 2 Thread 0x... (LWP 1235) "prog" ... in __lll_lock_wait ()
# Threads blocked in __lll_lock_wait = waiting for mutex
(gdb) thread 1
(gdb) bt # show which mutex thread 1 is waiting for
(gdb) thread 2
(gdb) bt # show which mutex thread 2 holds/waits
# Find the mutex owner
(gdb) p ((pthread_mutex_t*)0x601090)->__data.__owner # Linux glibc mutex
# prints TID of owning thread
# Python script to dump all mutex owners (GDB 7+)
python
import gdb
for t in gdb.selected_inferior().threads():
t.switch()
print(f"Thread {t.num}: {gdb.execute('bt 3', to_string=True)}")
end
```
### 4. std::atomic misuse patterns
```cpp
// WRONG: atomic variable, but non-atomic compound operation
std::atomic<int> counter{0};
if (counter == 0) counter = 1; // not atomic together! TOCTOU race
// CORRECT: use compare_exchange
int expected = 0;
counter.compare_exchange_strong(expected, 1);
// WRONG: relaxed ordering for sync flag
std::atomic<bool> ready{false};
// Producer:
data = 42;
ready.store(true, std::memory_order_relaxed); // WRONG: no happens-before
// CORRECT: release-acquire for publishing data
// Producer:
data = 42;
ready.store(true, std::memory_order_release); // syncs with acquire
// Consumer:
if (ready.load(std::memory_order_acquire)) { // syncs with release
use(data); // safe to read data here
}
// WRONG: using data across threads without atomic/mutex
// int shared_data; // non-atomic — UB on concurrent access
// CORRECT: protect with mutex or make atomic
std::mutex mtx;
std::unique_lock lock(mtx);
shared_data = 42;
```
### 5. Happens-before reasoning
In C++, happens-before is established by:
```
Sequenced-before (within a thread):
Statement A comes before B in code → A happens-before B
Synchronizes-with (across threads):
store(release) → load(acquire) on SAME atomic variable
→ store happens-before load
→ everything before store happens-before everything after load
Thread creation/join:
spawn(T) → any action in T (create synchronizes-with)
any action in T → join(T) (join synchronizes-before)
Mutex:
unlock(M) → lock(M) (next acquirer)
```
```cpp
// Establishing happens-before across threads
std::atomic<int> flag{0};
int data = 0;
// Thread 1:
data = 42; // A
flag.store(1, memory_order_release); // B: A sequenced-before B
// Thread 2:
while (flag.load(memory_order_acquire) != 1) {} // C: synchronizes-with B
int x = data; // D: C sequenced-before D
// D reads 42: A happens-before B synchronizes-with C sequenced-before D
// → A happens-before D
```
### 6. Rust concurrency — compile-time guarantees
Rust prevents data races at compile time via ownership:
```rust
use std::sync::{Arc, Mutex};
use std::thread;
// Shared mutable state: Arc<Mutex<T>>
let counter = Arc::new(Mutex::new(0u32));
let c = Arc::clone(&counter);
let t = thread::spawn(move || {
let mut val = c.lock().unwrap();
*val += 1;
});
t.join().unwrap();
println!("{}", *counter.lock().unwrap());
// Rust prevents:
// - Sharing &mut T across threads (Sync not impl for &mut T)
// - Moving non-Send types to threads (compiler error)
// Use TSAN_OPTIONS with cargo test if TSan checks are needed:
// RUSTFLAGS="-Z sanitizer=thread" cargo +nightly test
```
## Related skills
- Use `skills/runtimes/sanitizers` for TSan build flags and other sanitizers
- Use `skills/profilers/valgrind` for Helgrind and Memcheck integration
- Use `skills/debuggers/gdb` for advanced GDB thread inspection
- Use `skills/low-level-programming/memory-model` for C++/Rust memory ordering theory
© mohitmishra786 · MIT · mohitmishra786/low-level-dev-skills