Стр. 1 - Использование системы LLVM при динамическом поиске состояний гонок в программах

ISSN 2305-5626. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана: электронное издание. 2013

1

УДК 004.415.53

Использование системы LLVM

при динамическом поиске

состояний гонок в программах

Д.Н. Ковега

1

, В.А. Крищенко

1

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

В многопоточных программах может возникать состояние гонок

ввиду отсутствия синхронизации при доступе к памяти. Для сбора

информации о событиях динамическими методами выявления таких

гонок требуется либо виртуальная машина, либо инструментирова-

ние исполняемого кода. В работе предложен метод динамического

поиска гонок, использующий отношение предшествования и ограни-

чение истории обращений. Метод реализован для анализа программ

на языке С, для инструментирования исходного кода на этапе транс-

ляции используется система LLVM. Как показывают проведенные

эксперименты, применение предложенного метода позволяет сохра-

нить накладные расходы на поиск гонок на приемлемом уровне.

E-mail:

arhibot@gmail.com

,

kva@bmstu.ru

Ключевые слова:

состояния гонок, динамический поиск гонок, инстру-

ментирование кода, тестирование многопоточных программ, LLVM.

При разработке параллельных приложений часто возникают

трудные в локализации ошибки, вызванные нарушениями в синхро-

низации доступа потоков в общей памяти, которые приводят к состо-

янию гонки между потоками. Для поиска состояний гонок при работе

с разделяемой памятью в многопоточных программах существуют

инструменты нескольких классов, наиболее применимым являются

средства динамического поиска гонок. Такие средства во время вы-

полнения программы ведут историю обращений к памяти и операций

синхронизации для дальнейшего анализа.

Генерация потока событий при динамическом поиске гонок может

реализоваться либо при исполнении программы в виртуальной машине,

либо посредством модификации кода программы для сбора информа-

ции о доступе к памяти и к функциям синхронизации. Существующие

реализации на базе виртуальной машины, такие как Helgrind [1] и

Thread Checker, осуществляют интерпретацию исполняемого файла, что

позволяет проводить анализ программы и используемых библиотек без

необходимости повторной компиляции или внесения изменений в би-

нарные файлы. Основной проблемой таких инструментов являются вы-

сокие накладные расходы на интерпретацию анализируемого машинно-

го кода: так, детекторы Thread Checker и Helgrind снижают

производительность анализируемой программы в 10—200 раз [2].

Подход на основе инструментирования кода заключается в до-

бавлении в исполняемый файл кода для генерации событий при до-