多核处理器架构下软件运行时验证方法研究
发布时间：2020-07-18 11:03
【摘要】：随着计算机硬件性能的不断提高,嵌入式系统中软件系统的规模和复杂性不断增加,软件可靠性问题已成为嵌入式控制系统发展的一个瓶颈。传统的嵌入式软件可靠性保障技术主要关注于系统开发后期,而在系统运行时阶段缺乏有效工具和技术对系统进行分析与验证。如今,基于监控的软件运行时验证(MRV:Monitoring-Oriented Runtime Verification)技术被认为是在软件运行时提高软件系统可靠性的一个趋势。基于监控的软件运行时验证方法通过在软件系统中加入状态监视设施可以有效的提高系统可靠性,但是在传统的单核处理器架构的计算平台上,软件系统中所加入的状态监视设施以及相关分析与检验处理过程将对目标系统的执行性能造成较大的影响,从而影响到整体系统的可靠性。随着多核处理器架构的发展,许多高性能计算平台被用来解决用户庞大而复杂的问题,如今,多核处理器架构计算平台已经成为了验证领域提高验证性能的一个新的趋势。 本文对基于多核处理器架构的MRV方法进行了初步研究,分析并设计了在线验证、离线验证以及单监视器设计与多监视器设计等多种模式的MRV验证框架,进一步在Visual Studio平台上和Eclipse平台上分别给出了C++版本和Java版本的MRV实现方案,并在几个开源项目中进行了MRV实例应用。最后对实验获得的数据进行分析和总结,实验数据表明,在不同验证模式下,多核处理器能够有效的提高系统运行时验证的性能。本文工作为进一步设计有效的多核架构下MRV方法提供了基础。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP368.1
【图文】：
南京航空航天大学硕士学位论文7图 2.1 MRV 工作原理示意图2.2.2 基于监控的软件运行时验证模式在基于监控的软件运行时验证框架中主要有 2 种不同的运行时验证模式，即：在线验证模式和离线验证模式。两种验证模式都有各自的优势和不足。如图 2.2 所示，在线验证模式中，目标系统和监视设施之间采用的是线程间通信方式。系统运行时，通过在目标系统进程中创建一个或多个监视器线程，用
图 2.3 离线模式 MRV 工作原理示意图2.2.3 基于监控的软件运行时验证的监控模式针对不同的应用背景，基于监控的软件运行时验证技术主要有 4 种不同的监控模式。2.4-( a )所示，监视器和目标系统之间的比例关系是 1:1，在这种监控模式下，一般是针对目标系统专门做的一个监视器，此监视器只能用于该目标系统的运行时监控，专用性强，不具有移植性。如图 2.4-( b )所示，监视器和目标系统之间的比例关系是 1:m，在这种监控下，一般是针对某一类目标系统做的一个监视器，此监视器能用于符合一定条件的目标系运行时监控，专用性较强，具有一定的移植性。如图 2.4-( c )所示，监视器和目标系统之间例关系是 m:1，这种模式一般适用于具有极高可靠性和实时性需求的目标系统，多个监视同用于一个目标系统的运行时实时监控，提高了验证速度，同时，由于多个监视器的存在免了某个监视器出现故障时无法检测的情况，保证了可靠性。如图 2.4-( d )所示，监视器和系统之间的比例关系是 m:n，多个监视器共同用于多个目标系统的运行时实时监控，每个
如图2.4-( a )所示，监视器和目标系统之间的比例关系是 1:1，在这种监控模式下，一般是针对某个目标系统专门做的一个监视器，此监视器只能用于该目标系统的运行时监控，专用性强，一般不具有移植性。如图 2.4-( b )所示，监视器和目标系统之间的比例关系是 1:m，在这种监控模式下，一般是针对某一类目标系统做的一个监视器，此监视器能用于符合一定条件的目标系统的运行时监控，专用性较强，具有一定的移植性。如图 2.4-( c )所示，监视器和目标系统之间的比例关系是 m:1，这种模式一般适用于具有极高可靠性和实时性需求的目标系统，多个监视器共同用于一个目标系统的运行时实时监控，提高了验证速度，同时，由于多个监视器的存在，避免了某个监视器出现故障时无法检测的情况，保证了可靠性。如图 2.4-( d )所示，监视器和目标系统之间的比例关系是 m:n
本文编号：2760805
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP368.1
【图文】：
南京航空航天大学硕士学位论文7图 2.1 MRV 工作原理示意图2.2.2 基于监控的软件运行时验证模式在基于监控的软件运行时验证框架中主要有 2 种不同的运行时验证模式，即：在线验证模式和离线验证模式。两种验证模式都有各自的优势和不足。如图 2.2 所示，在线验证模式中，目标系统和监视设施之间采用的是线程间通信方式。系统运行时，通过在目标系统进程中创建一个或多个监视器线程，用
图 2.3 离线模式 MRV 工作原理示意图2.2.3 基于监控的软件运行时验证的监控模式针对不同的应用背景，基于监控的软件运行时验证技术主要有 4 种不同的监控模式。2.4-( a )所示，监视器和目标系统之间的比例关系是 1:1，在这种监控模式下，一般是针对目标系统专门做的一个监视器，此监视器只能用于该目标系统的运行时监控，专用性强，不具有移植性。如图 2.4-( b )所示，监视器和目标系统之间的比例关系是 1:m，在这种监控下，一般是针对某一类目标系统做的一个监视器，此监视器能用于符合一定条件的目标系运行时监控，专用性较强，具有一定的移植性。如图 2.4-( c )所示，监视器和目标系统之间例关系是 m:1，这种模式一般适用于具有极高可靠性和实时性需求的目标系统，多个监视同用于一个目标系统的运行时实时监控，提高了验证速度，同时，由于多个监视器的存在免了某个监视器出现故障时无法检测的情况，保证了可靠性。如图 2.4-( d )所示，监视器和系统之间的比例关系是 m:n，多个监视器共同用于多个目标系统的运行时实时监控，每个
如图2.4-( a )所示，监视器和目标系统之间的比例关系是 1:1，在这种监控模式下，一般是针对某个目标系统专门做的一个监视器，此监视器只能用于该目标系统的运行时监控，专用性强，一般不具有移植性。如图 2.4-( b )所示，监视器和目标系统之间的比例关系是 1:m，在这种监控模式下，一般是针对某一类目标系统做的一个监视器，此监视器能用于符合一定条件的目标系统的运行时监控，专用性较强，具有一定的移植性。如图 2.4-( c )所示，监视器和目标系统之间的比例关系是 m:1，这种模式一般适用于具有极高可靠性和实时性需求的目标系统，多个监视器共同用于一个目标系统的运行时实时监控，提高了验证速度，同时，由于多个监视器的存在，避免了某个监视器出现故障时无法检测的情况，保证了可靠性。如图 2.4-( d )所示，监视器和目标系统之间的比例关系是 m:n
【引证文献】
相关硕士学位论文 前2条
1 王源源;嵌入式系统底层软硬件可靠性保障技术研究及其应用[D];电子科技大学;2012年
2 田泉;基于Cavium多核处理平台的流量控制网关设计与实现[D];北京邮电大学;2013年
本文编号：2760805
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