检索结果-内蒙古大学图书馆

吉林大学学报（工学版） 2018年第6期48卷 1917-1924页

作者：应欢刘松华唐博文韩丽芳周亮中国电力科学研究院有限公司北京100192 国网山东省电力公司东明县供电公司山东菏泽274500 中国科学院计算技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

针对基于页保护机制的确定性重放方法虽然能够有效降低记录开销,但由于页保护异常仍会引入性能开销的问题,本文深入研究了共享页面访问权限释放同步点对并行程序记录性能的影响,提出了一种基于自适应释放策略的确定性重放方法。采用PAR... 详细信息

针对基于页保护机制的确定性重放方法虽然能够有效降低记录开销,但由于页保护异常仍会引入性能开销的问题,本文深入研究了共享页面访问权限释放同步点对并行程序记录性能的影响,提出了一种基于自适应释放策略的确定性重放方法。采用PARSEC测试集进行性能评估,实验结果表明,该方法能够更进一步降低记录开销。

关键词：信息处理技术并行程序共享内存调试确定性重放页保护

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多核处理器并行程序的确定性重放研究

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软件学报 2013年第6期24卷 1390-1402页

作者：高岚王锐钱德沛北京航空航天大学计算机学院北京100191 北京市网络技术重点实验室北京100191

多核处理器并行程序的确定性重放是实现并行程序调试的有效手段,对并行编程有重要意义.但由于多核架构下存在共享访存不同步问题,并行程序确定性重放的研究依然面临多方面的挑战,给并行程序的调试带来很大困难,严重影响了多核架构下并... 详细信息

多核处理器并行程序的确定性重放是实现并行程序调试的有效手段,对并行编程有重要意义.但由于多核架构下存在共享访存不同步问题,并行程序确定性重放的研究依然面临多方面的挑战,给并行程序的调试带来很大困难,严重影响了多核架构下并行程序的普及和发展.分析了多核处理器造成并行程序确定性重放难以实现的关键因素,总结了确定性重放的评价指标,综述了近年来学术界对并行程序确定性重放的研究.根据总结的评价指标,从纯软件方式和硬件支持方式对目前的确定性重放方法进行了分析与对比,并在此基础上对多核架构下并行程序的确定性重放未来的研究趋势和应用前景进行了展望.

关键词：多核处理器并行程序确定性重放多线程程序数据竞争调试

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适用于商用系统环境的低开销确定性重放技术

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吉林大学学报（工学版） 2017年第1期47卷 208-217页

作者：应欢王东辉武成岗王喆唐博文李建军中国科学院声学研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 中国科学院计算技术研究所北京100190 首都师范大学信息工程学院北京100048

针对现有确定性重放技术中存在运行时开销大和安全隐患等问题,提出了一种低开销的确定性重放技术。该技术在已有的硬件平台和系统环境下,利用页保护捕获并记录并行程序对共享内存的访问顺序。深入研究了该技术引入的性能开销,针对性地... 详细信息

针对现有确定性重放技术中存在运行时开销大和安全隐患等问题,提出了一种低开销的确定性重放技术。该技术在已有的硬件平台和系统环境下,利用页保护捕获并记录并行程序对共享内存的访问顺序。深入研究了该技术引入的性能开销,针对性地提出了私有锁、私有堆、主动抢占等优化策略。采用PARSEC测试集进行性能评估,实验结果显示该系统引入的开销较小。

关键词：计算机软件并行程序确定性重放页保护

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一种基于硬件的快速确定性重放方法

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高技术通讯 2017年第6期27卷 487-494页

作者：章隆兵李磊肖俊华贺晓王剑计算机体系结构国家重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100049 中国科学院计算技术研究所北京100190 龙芯中科技术有限公司北京100190 华为技术有限公司深圳518129

针对多核处理器上并行程序执行不确定性所造成的并行调试难问题,提出了一种基于硬件的快速确定性重放方法——时间切割者。该方法采用面向并行的记录机制来区分出原执行中并行执行的访存指令块和非并行执行的指令块,并在重放执行中避免... 详细信息

针对多核处理器上并行程序执行不确定性所造成的并行调试难问题,提出了一种基于硬件的快速确定性重放方法——时间切割者。该方法采用面向并行的记录机制来区分出原执行中并行执行的访存指令块和非并行执行的指令块,并在重放执行中避免串行执行那些在原执行中并行执行的访存指令块,从而使得重放执行的性能开销小。在多核模拟器Sim-Godson上的仿真实验结果表明:该方法的重放速度快,其性能开销仅为2%左右。此外,该方法还具有硬件支持简单特点,未来有望应用于国产多核处理器研制中。

关键词：多核处理器并行调试确定性重放多核模拟器全局时钟

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可伸缩的确定性重放技术研究

可伸缩的确定性重放技术研究

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作者：陈宇飞复旦大学

学位级别：博士

随着多核系统的不断发展,处理器核数不断增加,越来越多的软件将通过并发来充分利用处理器性能。目前软件系统实现并发的最主要方式是使用线程,线程之间使用锁进行同步。然而基于线程和锁的并发编程易于出错,研究发现即使是成熟的开源软... 详细信息

随着多核系统的不断发展,处理器核数不断增加,越来越多的软件将通过并发来充分利用处理器性能。目前软件系统实现并发的最主要方式是使用线程,线程之间使用锁进行同步。然而基于线程和锁的并发编程易于出错,研究发现即使是成熟的开源软件也存在不少并发相关错误,且这些错误难以调试和修复。如何重现这些错误具有重要的研究意义和实用价值。记录和重放来自计算机系统自身和外部环境的不确定性是重现软件执行过程的一个重要技术。之前的研究工作对单核系统的记录和重放已经做了比较全面的研究,而对多核系统来说,不同处理器对共享内存的访问顺序大大增加了系统的不确定性,我们需要使用确定性重放技术才能实现对系统执行的忠实重现。记录共享访存的顺序是高效实现确定性重放的一大挑战,有些研究工作修改硬件来记录访存顺序,这些工作在现有的硬件上还不能使用；而基于现有硬件的工作其访存顺序的记录存在可伸缩性问题,随着处理器核数的增加,这些系统的性能反而可能下降。在充分分析之前研究工作的基础上,本文提出了一种基于现有硬件的可伸缩的访存顺序记录算法,并利用多核全系统模拟器COREMU和二进制翻译工具DynamoRIO实现了全系统和应用程序的确定性重放。使用并行基准测试程序的性能评测表明,本文实现的确定性重放系统具有良好的可伸缩性。为进一步提升系统性能,本文还探索了使用硬件事务内存来记录访存顺序的方法。具体来说,本文做出了如下贡献：1.分析之前工作提出的访存顺序记录算法存在伸缩性问题的原因,提出了一种基于现有硬件的可伸缩的访存顺序记录算法。该算法利用共享对象版本序列化所有的写操作,并巧妙的记录了处理器之间的读后写顺序。算法记录精确的访存顺序,在记录顺序时仅需每个处理器局部的信息和共享对象版本,需要原子性访问的临界区很短,这些特点使得算法具有良好的可伸缩性。2.首次在并行全系统模拟器上实现确定性重放工具ReEmu。我们对全系统模拟器不确定性的来源做了充分的分析,并针对本文使用的并行全系统模拟器COREMU的特点实现了全系统确定性重放。ReEmu使用类似seqlock的方法实现了本文提出的可伸缩的访存顺序记录算法,并尝试使用锁聚集优化来提高访存顺序记录的性能。我们使用五个特性不同的PARSEC并行基准测试程序评测系统性能,在模拟16个虚拟核时ReEmu相比COREMU的平均开销为68.9%(范围51.8%--94.7%),模拟从1到16个虚拟核的运行时间体现了良好的可伸缩性。利用COREMU的跨体系结构的支持,我们还实现了ARM系统的确定性重放。3.使用DynamoRIO实现了应用程序确定性重放工具Dr. Replay,该工具根据每个系统调用的不同语意单独记录和重放,为帮助调试应用程序,***记录了系统调用的偏序。本文指出了操作系统与进程间除系统调用之外的隐式交互为实现应用程序确定性重放带来的挑战。我们使用1-16个线程记录PARSEC基准测试程序的执行,Dr. Replay同样显示了良好的可伸缩性。Dr. Replay记录程序执行的运行时间平均为原生执行的14.8倍(最低11.6倍,最高19.8倍),比同样使用二进制翻译的应用程序确定性重放工具PinPlay有着更好的性能。4.首次尝试使用硬件事务内存记录访存顺序,提出了基于事务提交顺序的记录算法。我们还分析了Intel Haswell微架构处理器事务内存扩展的适用范围,通过实际测试指出简单的对访存顺序记录算法的实现使用HLE并不能提升性能。

关键词：确定性重放全系统模拟器二进制翻译硬件事务内存

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并行程序的确定性重放技术研究

并行程序的确定性重放技术研究

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作者：应欢中国科学院声学研究所

学位级别：博士

随着多核处理器的发展，并行编程成为目前软件设计的主流。然而，由于并行程序本身具有不确定性，程序中并发错误的触发也不确定，这给程序设计人员的开发和调试工作带来巨大的困难和挑战。另外，隐藏在已发布的软件产品中的并发错误可... 详细信息

随着多核处理器的发展，并行编程成为目前软件设计的主流。然而，由于并行程序本身具有不确定性，程序中并发错误的触发也不确定，这给程序设计人员的开发和调试工作带来巨大的困难和挑战。另外，隐藏在已发布的软件产品中的并发错误可能给实际日常生活造成严重伤害事故、大量经济损失以及安全隐患。确定性重放技术能够提供重现并行程序执行的功能，使得程序设计人员能够利用循环调试技术，像调试传统串行程序那样调试并行程序。确定性重放技术的核心是如何高效地记录并行程序对共享内存的访问顺序。现有的方法或者需要细粒度插桩所有访存指令，或者需要操作系统的特殊支持，或者需要修改现有处理器结构，存在运行时开销大与安全隐患等问题。为了减轻程序设计人员调试并行程序的负担，本文从记录和重放两个方面对确定性重放技术展开深入的研究。本文的主要研究工作和创新点包括：（1）提出一种适用于商用系统环境的确定性重放方法UPLAY，同时支持Pthreads和OpenMP两种并行编程模型。该方法利用进程的私有页表属性，将并行程序中的线程变为进程，从而不同的线程能够为同一共享页面设置不同的访问权限。基于页保护机制，UPLAY记录每个共享页面的访问权限在不同线程间的转移顺序，来直接反映并行程序访问共享内存的顺序。与已有的确定性重放方法相比，UPLAY有效的利用程序的时间局部性和空间局部性，减少了记录阶段需要记录的不确定性事件的数量以及同步操作的数量，既不依赖特殊硬件的支持，也不需要修改操作系统内核或编译器。（2）深入地性能分析与优化探讨。为了进一步降低确定性重放方法的记录开销，本文以UPLAY为例，采用PARSEC测试集进行性能统计，首次从锁、按需释放记录、同步变量、数据伪共享、完全释放、页面释放同步点、线程变进程等方面深入分析了页保护机制下确定性重放方法的性能开销。针对由按需释放记录、同步变量、数据伪共享、完全释放、页面释放同步点引入的开销分别提出位图快照记录、同步变量映射、私有堆、主动抢占、自适应释放等优化策略，分别获得12.6%、3.08%、5.86%、16.13%、18.72%、7.53%的性能提升，并采用私有锁、进程复用等机制来降低全局锁、进程创建与回收带来的性能开销。其中，私有堆与自适应释放这两种优化策略可以有效的解决页保护机制下数据伪共享引入的性能下降问题。在上述优化策略基础上测试UPLAY的最终性能，4线程、8线程下记录阶段并行程序的平均运行时间分别是原程序执行的4.85X、7.91X。另外，这项性能分析与优化工作对今后的确定性重放技术研究也有一定的借鉴。（3）提出一种基于依赖对的并行重放方法FaPlay。该方法离线分析记录阶段生成的日志文件，单独提取具有依赖关系的日志项，并将原先具有全局逻辑序的日志文件单独分割为线程独立日志文件，并在上述日志项的合适位置添加相应的等待-唤醒类同步操作维护依赖关系。在重放阶段，每个线程读取各自的日志文件，仅在执行具有依赖关系的后继日志项时等待前驱日志项的执行结束，从而提高重放执行的速度。实验结果表明，这种并行重放方法能够实现快速重放。

关键词：并行程序多核处理器共享内存访问确定性重放页保护

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支持移动Web组件的高精度确定性重放技术

支持移动Web组件的高精度确定性重放技术

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作者：闫方戈上海交通大学

学位级别：硕士

移动应用开发者使用Web技术提高开发敏捷性和应用兼容性。确定性重放能重现程序执行过程,帮助开发者调试Web应用。目前的Web重放工具要求特定的运行环境(例如要求修改Web渲染引擎),不适用于实际使用场景。此外,移动设备的触摸屏使得重... 详细信息

移动应用开发者使用Web技术提高开发敏捷性和应用兼容性。确定性重放能重现程序执行过程,帮助开发者调试Web应用。目前的Web重放工具要求特定的运行环境(例如要求修改Web渲染引擎),不适用于实际使用场景。此外,移动设备的触摸屏使得重放工具常常要在短时间内重放大量输入事件,给重放时间精度带来挑战,而当前的Web重放工具缺少控制重放时间的有效手段。本文设计并实现了一个支持移动平台中Web组件的确定性重放工具Timely Rep,它能记录和确定性地重放Android Web View组件内发生的不确定性源,重现程序运行状态。在记录阶段,Timely Rep记录影响程序状态的不确定性源,使用网络代理记录Web View的网络通信,通过包装和覆盖Web API记录消息循环和不确定函数;在重放阶段,Timely Rep按照记录顺序依次重放这些不确定性源,并且根据它们的记录时间调度重放的时机,实现高精度的确定性重放。Timely Rep高时间精度的重放不仅能用于再现应用错误和实施自动化测试,还能协助开发者调优应用性能和发现时间相关漏洞。本文的主要贡献包括:·提出了一种间隔敏感的多优先级调度算法,通过分析各调度方式的优先级和优缺点,对不同的调度间隔采用不同调度方式,控制重放时间。同时采用加载技术优化重放流程,进一步提高重放的时间精度。·提出一种在应用内部确定性重放网络的机制,通过实现位于应用内部的网络代理,Timely Rep不需要修改操作系统和安装额外软件环境,能够在真实用户设备上使用。·基于上述方法,设计并实现了确定性重放工具Timely Rep,它能够高精度地对移动应用内的Web组件进行确定性重放,具有高保真度、高时间精度和良好的兼容性。同时,Timely Rep也实现了对跨设备重放的支持。本文选择8个普通应用、2个游戏应用,在6台不同设备上验证了Timely Rep实现的正确性和本文方法的有效性。实验表明,Timely Rep能重现应用的竞争条件漏洞,相比其他重放工具,重放时间精度提高了2至6倍。

关键词：确定性重放移动Web组件软件测试

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面向无线传感器网络应用的自适应调试方法

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计算机学报 2011年第7期34卷 1195-1213页

作者：李丰霍玮冯晓兵中国科学院计算技术研究所系统结构重点实验室北京100190

传感网技术是物联网得以实现的重要基础.然而,受到资源有限以及程序行为不确定等因素的影响,无线传感器网络上编程和调试的难度尤甚于普通的分布式程序.文中提出了一种面向无线传感器网络程序的源码级错误诊断方法.该方法采用基于全局... 详细信息

传感网技术是物联网得以实现的重要基础.然而,受到资源有限以及程序行为不确定等因素的影响,无线传感器网络上编程和调试的难度尤甚于普通的分布式程序.文中提出了一种面向无线传感器网络程序的源码级错误诊断方法.该方法采用基于全局量计数器的方法进行程序追踪,然后根据追踪日志重放错误执行轨迹,支持属性违反错误的分析和调试.同时,通过依赖分析确定与属性相关的程序片段,并根据系统资源约束以及用户反馈,自适应调整追踪这些程序片段的代码,以满足系统资源的限制,支持错误定位.文中以Open64编译器为基础,实现了一个针对TinyOS操作系统中nesC程序错误诊断的原型系统.实验数据表明,此方法能够有效地控制确定性重放技术的时空开销,有力地支持了无线传感器网络程序中属性违反类型错误的诊断.

关键词：物联网无线传感器网络依赖分析确定性重放调试

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基于全局同步逻辑时间的访存依赖约减方法

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计算机学报 2014年第7期37卷 1487-1499页

作者：唐士斌宋风龙张帅范东睿刘志勇中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 移动计算与新型终端北京市重点实验室北京100190

并发执行的并行多线程程序执行过程中,不同的访存顺序会得到不同的执行结果.由于再次执行时,难以重现首次执行时的错误,导致并行程序的调试非常困难.确定性重放是解决该问题的一种方法,目的是通过记录并行程序执行过程中的不确定性事件... 详细信息

并发执行的并行多线程程序执行过程中,不同的访存顺序会得到不同的执行结果.由于再次执行时,难以重现首次执行时的错误,导致并行程序的调试非常困难.确定性重放是解决该问题的一种方法,目的是通过记录并行程序执行过程中的不确定性事件,然后利用记录的事件重现出程序的原始执行.然而,已有的确定性重放方法会产生大量的记录日志,如何减小记录日志是确定性重放领域的研究热点,在实际应用中也是非常具有挑战性的问题.为了减小记录日志的开销,文中提出了一种基于逻辑时间的访存依赖约减方法,并在支持松弛存储一致性模型的处理器上提出具体的实现技术,该方法利用了访存依赖对应的逻辑时间之间的序关系进行约减.通过模拟评估所提出方法的性能和可扩展性.其中,在8核模拟平台上,通过Splash2测试程序进行评估,结果显示所提出的记录方法平均日志开销为0.11Bytes/Kilo-Instruction,与目前最好的访存依赖约减方法Timetraveler相比提高了75%;通过4核、8核和16核平台的评估结果,表明所提出约减方法具有较好的可扩展性.

关键词：多核并行程序确定性重放访存冲突

来源：评论

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基于硬件辅助的用户态并行程序记录方法

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小型微型计算机系统 2012年第10期33卷 2243-2248页

作者：唐士斌宋风龙王达李文明刘志勇中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190 中国科学院研究生院北京100049

程序调试工作的首要基础是错误可重现,然而并行程序执行过程存在天然的不确定性,尤其在多核处理器上,如何重现并行程序的错误是一个巨大的挑战.现有的方法或记录整个系统的状态或需要细粒度插桩,存在可用性差与运行时开销大等问题.本文... 详细信息

程序调试工作的首要基础是错误可重现,然而并行程序执行过程存在天然的不确定性,尤其在多核处理器上,如何重现并行程序的错误是一个巨大的挑战.现有的方法或记录整个系统的状态或需要细粒度插桩,存在可用性差与运行时开销大等问题.本文首次提出一种基于硬件辅助的面向用户态并行程序的轻量级记录与重放方法,该方法通过软件协助来记录信号、系统调用与操作系统调度相关的序关系;利用硬件记录访存冲突,同时在记录过程中采用基于目录的方法来压缩日志存储.通过在16核模拟平台上评估,本文提出的方法不仅方便了用户态并行程序调试,同时减少了81%的存储日志开销.

关键词：多核并行程序确定性重放访存冲突

来源：评论

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