多線程確定性可回溯調(diào)試系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、查找并分析程序中的錯(cuò)誤是一項(xiàng)困難的任務(wù)，而分析并行程序的錯(cuò)誤則更加困難。確定性回溯調(diào)試通過(guò)記錄和重現(xiàn)相同的程序執(zhí)行序列，可以有效分析并移除并行程序中的Bug，然而并行程序執(zhí)行時(shí)產(chǎn)生的不確定性因素導(dǎo)致確定性回溯調(diào)試成為一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的課題。目前已經(jīng)提出的方法中都存在著明顯的缺點(diǎn)，即運(yùn)行時(shí)開(kāi)銷太大或者需要特殊的硬件支持環(huán)境。本文對(duì)多線程確定性回溯調(diào)試相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了深入研究和探討，具體的研究成果包括:
　　 (1)本文提出了一個(gè)新的回

2、溯調(diào)試系統(tǒng)框架。該框架主要通過(guò)修改GDB實(shí)現(xiàn)，它使用了GDB的部分功能，同時(shí)對(duì)GDB進(jìn)行了大量擴(kuò)展進(jìn)而使得GDB可以在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)加載共享庫(kù)并將共享庫(kù)中的功能注冊(cè)到GDB中。該框架可以允許開(kāi)發(fā)人員自由的擴(kuò)展GDB的功能而不需修改GDB本身，它可以將回溯調(diào)試部分的功能實(shí)現(xiàn)在一個(gè)共享庫(kù)中而不影響GDB的功能，同時(shí)它又可以使用GDB本身的功能，通過(guò)這個(gè)結(jié)合該框架自然的實(shí)現(xiàn)了源代碼級(jí)的逆向回溯調(diào)試功能。該框架大大減小了開(kāi)發(fā)、安裝和使用回溯調(diào)試系統(tǒng)

3、的復(fù)雜度。
　　 (2)本文提出了一個(gè)新的確定性回溯調(diào)試方法，該方法混合使用了狀態(tài)保存和Checkpoint兩種回溯調(diào)試方法，然而它更接近于狀態(tài)保存中的控制流模型。該方法為使用者提供了兩種回溯模型:一種是快速回溯模型，另一種是單步逆向回溯模型。這兩個(gè)模型可以明顯加快重現(xiàn)程序狀態(tài)的速度從而加快了分析查找程序Bug的速度。該方法主要修改并使用了GDB的Checkpoint功能、源代碼調(diào)試功能，同時(shí)本文還向GDB添加了很多其它功能如動(dòng)

4、態(tài)代碼插樁等。該方法可以準(zhǔn)確的記錄和回溯系統(tǒng)調(diào)用、線程調(diào)度、信號(hào)以及其它一些多線程程序運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的不確定性因素。
　　 (3)本文采用實(shí)驗(yàn)與理論結(jié)合的方式證明了多線程程序運(yùn)行時(shí)線程的調(diào)度關(guān)系可以轉(zhuǎn)化為線程訪問(wèn)共享內(nèi)存的順序。這一證明結(jié)果使得開(kāi)發(fā)回溯調(diào)試系統(tǒng)時(shí)可以使用軟件方式而不用修改系統(tǒng)內(nèi)核，從而減少了開(kāi)發(fā)和使用復(fù)雜度。
　　 (4)本文在上述工作基礎(chǔ)上，研究和實(shí)現(xiàn)了一個(gè)確定性回溯調(diào)試系統(tǒng)Memento。該系統(tǒng)基于Lin