基于分层过滤的动态数据竞争并发检测与验证

发布时间：2023-02-26 17:29

　　当前,随着多核系统的广泛应用,多线程正成为一种必不可少的编程技术,通常用于从操作系统到智能多媒体应用程序,来提高特定程序的性能或响应性。但是,由于并发线程执行的不确定性,编写正确执行的多线程程序要比编写正确执行的顺序程序困难得多。当线程未正确同步时,非确定性线程交织可能对于同一输入会产生非确定性的输出。当这种不确定的线程行为导致系统故障或结果不正确时,它被称为并发错误。数据竞争就是多线程并发程序中最复杂的并发错误之一。并发线程执行调度的随机性和对共享存储空间访问的隐蔽性,造成了数据竞争的检测变得及其困难。动态数据竞争检测需要监视所有执行并分析多线程程序中的每个冲突的内存操作,导致大量的运行时开销。如何在有限的时间内检测和验证数据竞争成为提高软件可靠性和安全性的迫切问题。本文主要针对现有的动态数据竞争检测中产生的大量额外开销,且不能准确地找到有害竞争等问题,提出了一种分层过滤的方法来减少动态监视程序执行行为的高性能开销,并且通过两种并发策略高效地检测多线程程序中的数据竞争和验证有害竞争。首先,该算法利用动态二进制插桩工具Pin分别从Image级别(IML)、Section级别(SEL),...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
        1.1.1 并发程序的发展历程
        1.1.2 并发程序中的多线程问题
    1.2 国内外数据竞争检测与验证研究现状
        1.2.1 国外数据竞争检测与验证研究现状
        1.2.2 国内数据竞争检测和验证研究现状
        1.2.3 国内外数据竞争检测和验证研究现状分析
    1.3 课题的来源
    1.4 课题研究的主要内容及章节安排
第2章 数据竞争理论基础和检测工具
    2.1 数据竞争的基础知识
        2.1.1 多线程程序中的数据竞争
        2.1.2 Lockset算法
        2.1.3 Happens-before关系
    2.2 动态二进制插桩和检测工具
        2.2.1 动态二进制插桩
        2.2.2 Intel Pin平台
    2.3 本章小结
第3章 基于分层过滤的动态数据竞争并发检测
    3.1 并发检测数据竞争算法概述
    3.2 多线程程序中的分层过滤技术
    3.3 多线程程序中原始踪迹的提取与分类
        3.3.1 原始踪迹的提取
        3.3.2 原始踪迹的分类
    3.4 并发检测多线程程序中的数据竞争
    3.5 实验评估
        3.5.1 实验环境
        3.5.2 基准程序简介
        3.5.3 实验方法和评价指标
        3.5.4 实验结果分析
    3.6 本章小结
第4章 并发验证有害数据竞争
    4.1 并发验证有害竞争算法概述
    4.2 划分数据竞争
    4.3 并发验证数据竞争中的有害竞争
    4.4 实验评估
        4.4.1 实验方法和评价指标
        4.4.2 有害竞争验证结果
        4.4.3 性能分析
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢



本文编号：3750595