【摘要】：當(dāng)下,計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展,計(jì)算機(jī)并發(fā)體系結(jié)構(gòu)已成為主流。為使并發(fā)體系結(jié)構(gòu)的性能得到充分發(fā)揮,多線(xiàn)程編程思想應(yīng)運(yùn)而生。但是由于多線(xiàn)程程序運(yùn)行的不確定性,導(dǎo)致編程人員在編程和調(diào)試階段需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力,嚴(yán)重制約了多線(xiàn)程編程技術(shù)的發(fā)展。因此,研究如何檢測(cè)并發(fā)錯(cuò)誤,研究高效、快速的應(yīng)用程序重放機(jī)制對(duì)多線(xiàn)程編程技術(shù)的發(fā)展有著重要的意義。在近些年,關(guān)于并發(fā)程序執(zhí)行不確定性的研究吸引了國(guó)內(nèi)外高校和研究機(jī)構(gòu)的眾多學(xué)者,在這方面也取得了許多成果。現(xiàn)有的研究主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)層面:設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)并行編程語(yǔ)言,或?qū)ΜF(xiàn)有語(yǔ)言進(jìn)行擴(kuò)展,令其能夠確定性的執(zhí)行并發(fā)程序;使用確定性重放,使得程序能夠重現(xiàn)上次運(yùn)行的順序和結(jié)果;向計(jì)算機(jī)中增加額外的硬件或修改原有的體系結(jié)構(gòu),從底層硬件級(jí)別實(shí)現(xiàn)并發(fā)程序執(zhí)行的確定性。本文主要針對(duì)導(dǎo)致多線(xiàn)程程序執(zhí)行不確定性的主要因素--原子性違例,提出了一種基于線(xiàn)程交互不變量的原子性違例錯(cuò)誤并發(fā)檢測(cè)算法。該算法首先利用二進(jìn)制插樁平臺(tái)Pin提取程序的原始蹤跡并去除冗余,并利用基于無(wú)序映射的散列表對(duì)蹤跡進(jìn)行分類(lèi);然后用棧提取的線(xiàn)程交互不變量標(biāo)記線(xiàn)程交互,并利用多進(jìn)程技術(shù)實(shí)現(xiàn)算法的并發(fā);最后通過(guò)實(shí)驗(yàn),比較和分析了錯(cuò)誤檢測(cè)算法的效率和有效性。除了錯(cuò)誤檢測(cè)外,本文還實(shí)現(xiàn)了基于線(xiàn)程切換點(diǎn)的確定性重放系統(tǒng),用以解決多線(xiàn)程程序難以重現(xiàn)上次運(yùn)行順序和執(zhí)行結(jié)果的難題。與錯(cuò)誤檢測(cè)算法相配合,能夠有效避免錯(cuò)誤的發(fā)生。
【圖文】：

運(yùn)行代碼（Runtime code），即它能夠模擬運(yùn)行程序，并允許用戶(hù)的任意語(yǔ)句進(jìn)行控制或修改[42]。DynamoRIO 可以運(yùn)行在 Wind 操作系統(tǒng)上。如圖 2-6 所示為 DynamoRIO 的設(shè)計(jì)架構(gòu)。in 是 Intel 開(kāi)發(fā)的二進(jìn)制程序插樁工具，如圖 2-7 所示為 Intel Pin Android，LinuxOSX 和 Windows 操作系統(tǒng)，并可以在 IA-32，Inl（R）多核架構(gòu)上運(yùn)行。由 Pin 編寫(xiě)的插樁工具在可執(zhí)行文件中的任意代碼（C 或 C++）。它支持可執(zhí)行文件運(yùn)行時(shí)代碼動(dòng)態(tài)添加。以附加到已運(yùn)行的進(jìn)程上。Pin 提供了豐富的 API 接口，并且包含插樁工具的源代碼，可以很容易地以此為模板，開(kāi)發(fā)符合自己要工具[43]。in 使用動(dòng)態(tài)編譯的方法插入探測(cè)代碼，配合使用函數(shù)內(nèi)聯(lián)、寄存器度等優(yōu)化方法，使得基于 Pin 開(kāi)發(fā)的動(dòng)態(tài)二進(jìn)制插樁工具具有較。例如，統(tǒng)計(jì)程序執(zhí)行的基本塊數(shù)量時(shí)，使用 Pin 平臺(tái)的速度比 倍，比 DynamoRIO 快 2 倍�；� Pin 開(kāi)發(fā)的動(dòng)態(tài)二進(jìn)制分析插件（p樁操作時(shí)不會(huì)影響被分析程序的內(nèi)存和寄存器狀態(tài)以及程序的執(zhí)析程序來(lái)說(shuō)具有透明性[41]。

圖2-7 Intel Pin工具的架構(gòu)Fig. 2-7 The architecture of Pin tools.以上特點(diǎn)，本文最終選擇使用了 DBI 技術(shù)的 Pin 二進(jìn)制插樁制分析的基礎(chǔ)平臺(tái)。線(xiàn)程程序確定性重放技術(shù)于多線(xiàn)程程序在運(yùn)行時(shí)具有不確定性，，其不確定性主要體現(xiàn)在確定性。程序員在編寫(xiě)多線(xiàn)程程序編程時(shí)，可能出現(xiàn)的 bug 數(shù)的增加而增加，這將給程序員進(jìn)行并發(fā)程序的編寫(xiě)和調(diào)試工困難。因此，研究并實(shí)現(xiàn)多核程序的確定性重放(deterministi重要的現(xiàn)實(shí)意義。定性重放系統(tǒng)按照重放的方式分為兩種，分別是在線(xiàn)（on-linene）兩種。當(dāng)記錄階段與重放階段同時(shí)執(zhí)行時(shí)，就是在線(xiàn)方式，理方面。當(dāng)先由記錄階段記錄日志，然后重放階段根據(jù)日志重方式，主要針對(duì)于對(duì)應(yīng)用程序的糾錯(cuò)和調(diào)試方面。確定性重放
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TP311.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2663498