基于自動化靜態(tài)分析工具對鎖使用模式的研究.pdf

1、如今,隨著計算機硬件以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,并發(fā)程序在提高計算效率上發(fā)揮著越來越重要的作用。然而編寫高質(zhì)量的并發(fā)程序?qū)τ诔绦騿T而言并不是一件簡單的事。與此同時,并發(fā)程序的線程調(diào)度復(fù)雜度高的特性使得并發(fā)程序的調(diào)試、測試遇到許多問題。目前,學術(shù)界各個領(lǐng)域已有大量對并發(fā)程序的研究,比如并發(fā)程序測試、模型檢測、數(shù)據(jù)競爭檢測等。但目前的研究都會遇到各種各樣的問題,例如部分研究的擴展性不高以致無法有效分析大型并發(fā)程序,如符號執(zhí)行工具KLEE無法有效分析

2、Apache等程序中鎖配對問題,而部分研究成果則會產(chǎn)生大量的誤報,如Inspector對數(shù)據(jù)競爭的誤報率達88.7％。考慮到鎖被廣泛使用在對共享內(nèi)存的訪問上,如果能對真實并發(fā)程序中鎖的使用情況有較深入的了解,那么將會對已有或者將來的并發(fā)程序的研究產(chǎn)生重大意義。
　　本文的主要貢獻由以下部分組成:
　　(1)首先,本文實現(xiàn)了一個基于LLVM、靜態(tài)的、保守的、低開銷的、能夠自動化分析并發(fā)程序中鎖使用模式的工具LUPA,并通過案例

3、分析與實驗對LUPA的準確性與性能分別進行了分析說明。
　　(2)其次,本文在LUPA的輔助下,結(jié)合人工檢驗首次對并發(fā)程序中與鎖相關(guān)的語言特性、所使用的鎖模式、不同版本之間對鎖使用的演化情況,這幾個方面的一般性規(guī)律分別進行了研究。
　　通過實驗可以知道LUPA對目標程序的平均分析時間為413557毫秒,而對大型程序如MySQL等的分析能在20分鐘內(nèi)完成。同時LUPA對特殊鎖模式的識別率達到97.2%。
　　在本文的研究

4、里,MySQL, Apache, Aget, Pbzip2等開源并發(fā)程序被選為目標分析程序,通過對這幾個程序中鎖使用情況的分析,本文得出了一般鎖使用的規(guī)律,使得能夠有效地對并發(fā)程序分析工具的設(shè)計與實現(xiàn)進行改進,以及對程序員編寫并發(fā)程序提出有用建議,其中一些較為重要的發(fā)現(xiàn)如下:(a)80.5%的鎖敏感函數(shù)中只會持有1把鎖;(b)相比其他鎖模式,直接鎖模式在并發(fā)程序中出現(xiàn)的比率最高,為54.5%。(c)在所分析的527個鎖模式中只有12個鎖