多線程確定性可回溯調試系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

1、查找并分析程序中的錯誤是一項困難的任務，而分析并行程序的錯誤則更加困難。確定性回溯調試通過記錄和重現(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)行時產生的不確定性因素導致確定性回溯調試成為一項極具挑戰(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，即運行時開銷太大或者需要特殊的硬件支持環(huán)境。本文對多線程確定性回溯調試相關問題進行了深入研究和探討，具體的研究成果包括:
　　 (1)本文提出了一個新的回

2、溯調試系統(tǒng)框架。該框架主要通過修改GDB實現(xiàn)，它使用了GDB的部分功能，同時對GDB進行了大量擴展進而使得GDB可以在運行時動態(tài)加載共享庫并將共享庫中的功能注冊到GDB中。該框架可以允許開發(fā)人員自由的擴展GDB的功能而不需修改GDB本身，它可以將回溯調試部分的功能實現(xiàn)在一個共享庫中而不影響GDB的功能，同時它又可以使用GDB本身的功能，通過這個結合該框架自然的實現(xiàn)了源代碼級的逆向回溯調試功能。該框架大大減小了開發(fā)、安裝和使用回溯調試系統(tǒng)

3、的復雜度。
　　 (2)本文提出了一個新的確定性回溯調試方法，該方法混合使用了狀態(tài)保存和Checkpoint兩種回溯調試方法，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、源代碼調試功能，同時本文還向GDB添加了很多其它功能如動

4、態(tài)代碼插樁等。該方法可以準確的記錄和回溯系統(tǒng)調用、線程調度、信號以及其它一些多線程程序運行時產生的不確定性因素。
　　 (3)本文采用實驗與理論結合的方式證明了多線程程序運行時線程的調度關系可以轉化為線程訪問共享內存的順序。這一證明結果使得開發(fā)回溯調試系統(tǒng)時可以使用軟件方式而不用修改系統(tǒng)內核，從而減少了開發(fā)和使用復雜度。
　　 (4)本文在上述工作基礎上，研究和實現(xiàn)了一個確定性回溯調試系統(tǒng)Memento。該系統(tǒng)基于Lin