Συστηματικός έλεγχος ορθότητας του read-copy-update υπό ακολουθιακά συνεπή και ασθενή μοντέλα μνήμης

Κοκολογιαννάκης, Μιχαήλ; Kokologiannakis, Michail

dc.contributor.author	Κοκολογιαννάκης, Μιχαήλ	el
dc.contributor.author	Kokologiannakis, Michail	en
dc.date.accessioned	2017-02-15T11:02:13Z
dc.date.available	2017-02-15T11:02:13Z
dc.date.issued	2017-02-15
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/44366
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.13414
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Linux kernel	en
dc.subject	RCU	en
dc.subject	Operating systems	en
dc.subject	Read-copy-update	en
dc.subject	Systematic concurrency testing	en
dc.subject	Λειτουργικά συστήματα	el
dc.subject	Πυρήνας Linux	el
dc.subject	Επαλήθευση λογισμικού	el
dc.title	Συστηματικός έλεγχος ορθότητας του read-copy-update υπό ακολουθιακά συνεπή και ασθενή μοντέλα μνήμης	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ταυτοχρονισμός και παραλληλισμός	el
heal.classification	Επαλήθευση και επικύρωση λογισμικού	el
heal.classification	Λειτουργικά συστήματα	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/c926feba437a8b1179bd98f6e021984f68500254
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/9a367b8b0e32593a3e78405d89e72fd92257cc32
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/9e8d87afd5f903dea321910add7e91bf7f2879ea
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-10-13
heal.abstract	Ο συστηματικός έλεγχος ορθότητας και η επαλήθευση παράλληλων προγραμμάτων, παρουσιάζουν σημαντικές δυσκολίες. Ας θεωρήσουμε, για παράδειγμα, μια βιβλιοθήκη προγραμμάτων που χρησιμοποιείται για το συγχρονισμό μεταξύ διεργασιών, ή για τον έλεγχο πρόσβασης σε κάποιες κοινές μεταξύ διαφόρων νημάτων δομές δεδομένων. Κατά την κατασκευή μιας συστηματικής διαδικασίας ελέγχου για μία τέτοια βιβλιοθήκη, πρέπει να ληφθούν υπ' όψιν: οι πολλοί πιθανοί τρόποι με τους οποίους τα νήματα-πελάτες έχουν πρόσβαση στη βιβλιοθήκη, οι διαφορετικοί τρόποι με τους οποίους τα νήματα και η βιβλιοθήκη αλληλεπιδρούν, καθώς και οποιεσδήποτε επιπτώσεις οφείλονται στο ασθενές μοντέλο μνήμης (weak memory model) που χρησιμοποιείται από τους σύγχρονους μικροεπεξεργαστές. Ο σκοπός της διπλωματικής αυτής εργασίας είναι ο συστηματικός έλεγχος ορθότητας της βιβλιοθήκης Read-Copy-Update, ενός μηχανισμού συγχρονισμού που χρησιμοποιείται ευρέως στον πυρήνα του λειτουργικού συστήματος Linux. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκε το Nidhugg, ένα εργαλείο ελέγχου μοντέλου χωρίς αποθήκευση της κατάστασης (stateless model checking tool) για C/pthreads προγράμματα, το οποίο ενσωματώνει επεκτάσεις για τη μελέτη των επιπτώσεων διαφόρων ασθενών μοντέλων μνήμης, όπως TSO, PSO και POWER. Κατασκευάσαμε μία μη-φορμαλιστική, αλλά πλήρη λίστα προδιαγραφών για το Read-Copy-Update, καθώς και μία κατάλληλη συλλογή προγραμμάτων που στοχεύουν στον συστηματικό έλεγχό του. Στην εργασία αυτή, παρουσιάζουμε την πρώτη μηχανική επαλήθευση της ιδιότητας της ``Περιόδου Χάριτος'' (Grace-Period guarantee) του RCU, χρησιμοποιώντας το Tree RCU, το οποίο αποτελεί την κύρια υλοποίηση που χρησιμοποιείται στον πυρήνα του Linux. Επιπρόσθετα, αναπαρηγάγαμε ένα γνωστό σφάλμα (bug) στον πυρήνα χρησιμοποιώντας το Nidhugg, ενώ αντίθετα, δείξαμε ότι ένα προηγουμένως αναφερόμενο ως bug, στην πραγματικότητα δεν αποτελεί bug. Τέλος, ελέγχθηκαν επίσης κάποιες ακόμη ιδιότητες του Tree RCU και του Tiny RCU.	el
heal.abstract	Thorough verification and testing of concurrent programs is an important, but also challenging problem. Consider, for instance, a library for synchronization between processes, or for providing access to some shared data structure by many threads. When setting up a thorough testing procedure for such a library, one must consider: the many possible ways in which client threads can access this library, all the different ways in which the threads in the library itself can interact, and any possible effects of the weak memory consistency models which are employed in modern microprocessors. This thesis investigates the systematic concurrency testing of the Read-Copy-Update library, a synchronization mechanism used heavily in the Linux kernel. For this purpose we used Nidhugg, a stateless model checking tool for C/pthreads programs, which incorporates extensions for checking effects of weak memory models such as TSO, PSO and POWER. An informal, yet precise specification for Read-Copy-Update has been constructed, along with a suitable systematic test suite for it. In this thesis, we present the first mechanical validation of the Grace-Period guarantee of Linux kernel’s Tree RCU implementation, for non-preemptible environments. Furthermore, we managed to reproduce a known bug in the kernel using Nidhugg, and to prove that a previously reported bug does not in reality qualify as a bug. Finally, some other properties of Tree RCU and Tiny RCU have been tested as well.	en
heal.advisorName	Σαγώνας, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Παπασπύρου, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Κοζύρης, Νεκτάριος	el
heal.committeeMemberName	Σαγώνας, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	86 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true