嵌入式多核环境下的并发程序调试研究

摘要

随着软件系统规模越来越大，软件调试技术在当今的软件工程中变得越发重要。多核处理器的不断发展和并发编程技术的广泛应用，使得传统的软件调试技术无法完全满足调试的需求，这就对调试技术提出了更高的要求。
　　本文实现的并发程序调试系统分为宿主机端和目标机端。宿主机端包括监视模块、coredump文件解析模块、死锁重放模块和通讯模块。目标机端包括动态执行模块和通讯模块。宿主机端和目标机端通过通信模块进行信息交换。
　　监视模块基于共享库的同步操作监视技术，获取并发程序中每个线程的同步操作顺序，解决了插桩方式监视同步操作的缺陷；同时在监视模块中实现了运行时死锁检测功能。其次，当并发程序遇到致命错误或出现死锁时，监视器会使其生成coredump文件；通过解析coredump文件、提取并发程序通用寄存器的值和栈回溯信息，从而确定并发错误发生时每个线程的错误目标。而动态符号执行技术利用监视器得到的监视信息和coredump文件解析得到的错误目标信息对并发程序进行动态符号执行，寻找并发程序出错时可能存在数据竞争的指令序列。最后利用共享库函数调用机制，实现死锁错误重放技术。
　　论文在详细阐述各核心技术模块之后，对并发程序调试系统进行了功能测试和实验分析。通过解析每个功能模块的输出信息，验证了每个功能模块的正确性，并且能够满足并发程序调试的需求。

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1绪论

1.1研究背景

1.2研究目的与意义

1.3国内外研究现状

1.4主要工作

1.5论文组织结构

2并发程序调试概述

2.1并发程序调试总体框架

2.2核心技术综述

2.3本章小结

3基于MIPS架构的共享库函数调用监视器

3.1共享库调用机制与ELF

3.2共享库函数调用监视算法

3.3死锁检测算法

3.4类Linux操作系统对监视技术的支持

3.5本章小结

4基于MIPS架构的coredump文件分析

4.1基于MIPS架构的通用寄存器

4.2基于MIPS架构的函数调用机制

4.3栈回溯操作信息

4.4 coredump文件栈回溯算法

4.5本章小结

5基于MIPS架构的动态符号执行与死锁重放

5.1基于MIPS架构的动态符号执行技术

5.2基于MIPS架构的死锁重放技术

5.3本章小结

6实验评估

6.1实验环境

6.2实验方法及过程

6.3实验分析

6.4本章小结

7总结与展望

7.1全文总结

7.2工作展望

致谢

参考文献