面向多線程程序的確定性重演研究.pdf

1、隨著多核時(shí)代的來(lái)臨，多線程編程模型成為提高軟件性能的主要編程模型之一。然而，多線程程序的執(zhí)行具有不確定性，給程序的調(diào)試和容錯(cuò)帶來(lái)挑戰(zhàn)。確定性重演是一種解決并行程序調(diào)試問(wèn)題的有效方法。程序首次執(zhí)行時(shí)，該方法記錄不確定性因素;然后索引記錄并強(qiáng)制程序重現(xiàn)記錄階段的執(zhí)行過(guò)程。因?yàn)橛涗涍^(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量運(yùn)行開(kāi)銷從而影響原始程序的執(zhí)行真實(shí)性，所以如何高效地記錄線程執(zhí)行過(guò)程是確定性重演技術(shù)亟待解決的問(wèn)題。
　　本文針對(duì)多線程共享內(nèi)存讀寫(xiě)關(guān)系提出有效

2、的記錄算法，使用虛擬讀寫(xiě)緩存記錄所有共享內(nèi)存寫(xiě)操作和寫(xiě)操作執(zhí)行前每條線程最后執(zhí)行的共享內(nèi)存讀操作，然后根據(jù)線程確定的執(zhí)行序列分析得出完整讀寫(xiě)依賴關(guān)系，從而減少記錄過(guò)程的時(shí)空開(kāi)銷以及記錄日志的大小。此外，本文定義多線程程序的執(zhí)行模型和操作依賴關(guān)系，詳細(xì)描述記錄與重演的算法實(shí)現(xiàn)，并從記錄開(kāi)銷與重演準(zhǔn)確度兩方面分析確定性重演的性能。為了驗(yàn)證確定行重演方案的正確性，本文使用形式化方法證明重演階段讀寫(xiě)關(guān)系與記錄階段保持一致。
　　本文實(shí)現(xiàn)了

3、基于ASM結(jié)構(gòu)和JVM TI API的Java多線程程序輕量級(jí)確定性重演工具，并詳細(xì)描述了確定性重演工具的設(shè)計(jì)框架以及代碼實(shí)現(xiàn)。為了更好地比較本方案的優(yōu)越性，本文選擇真實(shí)世界的Java服務(wù)器程序作為測(cè)試集與已實(shí)現(xiàn)的LEAP進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn);此外，本文設(shè)計(jì)自定義測(cè)試程序測(cè)試并分析影響確定性重演方案的相關(guān)因素。最終得出結(jié)論，本文提出的確定性重演方案在記錄開(kāi)銷和日志大小方面具有一定優(yōu)越性，其中共享變量寫(xiě)操作的執(zhí)行次數(shù)是影響記錄時(shí)空開(kāi)銷的主要因素。