多線程程序數(shù)據(jù)競爭檢測和驗證方法研究.pdf

1、當(dāng)前，隨著計算機多核硬件的飛速發(fā)展，多線程并發(fā)程序也越來越受到歡迎并被廣泛使用。但是由于對共享內(nèi)存空間訪問的隱蔽性以及并發(fā)線程執(zhí)行調(diào)度的隨機性，導(dǎo)致多線程程序中并發(fā)線程之間產(chǎn)生不確定的相互作用和影響，這些都給并發(fā)程序的分析帶來巨大挑戰(zhàn)，而且很容易導(dǎo)致缺陷，而這些缺陷又往往難以調(diào)試，軟件開發(fā)和維護人員需要花費大量的精力來檢測和定位這些軟件質(zhì)量問題。
　　數(shù)據(jù)競爭作為多線程并發(fā)程序中常見的一種問題，經(jīng)常會導(dǎo)致程序不能正常運行，或更為嚴

2、重地導(dǎo)致程序直接崩潰。數(shù)據(jù)競爭產(chǎn)生的條件往往都比較隱蔽和苛刻，不僅需要特定的輸入，而且還需要特定的線程執(zhí)行交錯。因此，這類問題在并發(fā)程序中很難被檢測出來。如何有效地檢測和驗證數(shù)據(jù)競爭，也成為提高軟件可靠性和安全性急需要解決的問題。
　　針對這一問題，本文完成了以下工作：
　　首先，基于靜態(tài)分析技術(shù)找到所有可疑的數(shù)據(jù)競爭語句對，同時定位出潛在的ad-hoc類型同步相關(guān)的信息。
　　其次，利用動態(tài)二進制插樁技術(shù)監(jiān)視程序在可

3、疑的數(shù)據(jù)競爭語句處的行為，結(jié)合線程調(diào)度技術(shù)盡可能地觸發(fā)隱藏的數(shù)據(jù)競爭產(chǎn)生條件，同時使用lockset算法和happens-before關(guān)系相結(jié)合的方法檢測和驗證可疑的數(shù)據(jù)競爭。
　　然后，根據(jù)靜態(tài)分析得到的潛在的ad-hoc類型同步信息，在動態(tài)執(zhí)行程序時確認這些ad-hoc類型的隱式同步，盡可能的剔除錯誤和良性的數(shù)據(jù)競爭。
　　同時為了提高數(shù)據(jù)競爭檢測的效率，本文還提出了并行化的動態(tài)數(shù)據(jù)競爭檢測和驗證方法，將大部分的檢測和驗