基于同步關(guān)系的并行動態(tài)數(shù)據(jù)競爭檢測方法研究.pdf

1、多核平臺的普及使得并行軟件滲入到計算領(lǐng)域的方方面面，由于軟件并行度的提高，多線程之間的數(shù)據(jù)競爭檢測為軟件調(diào)試帶來巨大挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)競爭檢測是一種通過分析并行程序的源代碼或者運行時信息來識別數(shù)據(jù)競爭的調(diào)試方法，廣泛應(yīng)用于并行軟件調(diào)試。然而，隨著并行軟件復(fù)雜度的提高，現(xiàn)有的檢測方法或者檢測精度極低，或者檢測開銷太高，并且沒有充分利用多核硬件資源。
　　基于同步關(guān)系的并行動態(tài)數(shù)據(jù)競爭檢測方法采用在線跟蹤加離線檢測的兩階段檢測方式，針對并行程

2、序的并行結(jié)構(gòu)特點，充分利用多核硬件的并行計算能力提高檢測的效率。在線跟蹤通過過濾和合并內(nèi)存訪問，有效地降低了實際記錄的數(shù)據(jù)量，使得后期對記錄數(shù)據(jù)進行快速的離線分析成為可能。離線分析階段利用傳統(tǒng)的向量時鐘決定內(nèi)存訪問的先后發(fā)生關(guān)系（Happens-before Relation），避免檢測具有先后發(fā)生關(guān)系的內(nèi)存訪問，對可能產(chǎn)生數(shù)據(jù)競爭的內(nèi)存訪問采用優(yōu)化的區(qū)間重疊算法找出造成競爭的內(nèi)存訪問對。此外，檢測階段充分利用檢測算法內(nèi)在的并行性，將檢

3、測任務(wù)分割成多個小的任務(wù)并分配到多個工作者線程中，以此實現(xiàn)檢測階段的加速。
　　根據(jù)上述原理，基于Linux操作系統(tǒng)和Pin二進制插樁框架，采用C++語言實現(xiàn)了一個針對OpenMP并行程序的數(shù)據(jù)競爭檢測工具。與現(xiàn)有的開源工具相比，該工具能夠檢測到內(nèi)存密集型OpenMP程序中所有實際發(fā)生的數(shù)據(jù)競爭和一部分潛在競爭，并且不會產(chǎn)生誤報。試驗結(jié)果顯示，基于上述原理實現(xiàn)的原型系統(tǒng)的檢測精度與商業(yè)檢測工具 Inspector接近，并且至少比其