基于同步關(guān)系的并行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)檢測(cè)方法研究.pdf

1、多核平臺(tái)的普及使得并行軟件滲入到計(jì)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(jìng)爭(zhēng)檢測(cè)為軟件調(diào)試帶來巨大挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)檢測(cè)是一種通過分析并行程序的源代碼或者運(yùn)行時(shí)信息來識(shí)別數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)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(cè)方法或者檢測(cè)精度極低，或者檢測(cè)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(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)檢測(cè)方法采用在線跟蹤加離線檢測(cè)的兩階段檢測(cè)方式，針對(duì)并行程

2、序的并行結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，充分利用多核硬件的并行計(jì)算能力提高檢測(cè)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(shí)際記錄的數(shù)據(jù)量，使得后期對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)鐘決定內(nèi)存訪問的先后發(fā)生關(guān)系（Happens-before Relation），避免檢測(cè)具有先后發(fā)生關(guān)系的內(nèi)存訪問，對(duì)可能產(chǎn)生數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)的內(nèi)存訪問采用優(yōu)化的區(qū)間重疊算法找出造成競(jìng)爭(zhēng)的內(nèi)存訪問對(duì)。此外，檢測(cè)階段充分利用檢測(cè)算法內(nèi)在的并行性，將檢

3、測(cè)任務(wù)分割成多個(gè)小的任務(wù)并分配到多個(gè)工作者線程中，以此實(shí)現(xiàn)檢測(cè)階段的加速。
　　根據(jù)上述原理，基于Linux操作系統(tǒng)和Pin二進(jìn)制插樁框架，采用C++語言實(shí)現(xiàn)了一個(gè)針對(duì)OpenMP并行程序的數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)檢測(cè)工具。與現(xiàn)有的開源工具相比，該工具能夠檢測(cè)到內(nèi)存密集型OpenMP程序中所有實(shí)際發(fā)生的數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)和一部分潛在競(jìng)爭(zhēng)，并且不會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，基于上述原理實(shí)現(xiàn)的原型系統(tǒng)的檢測(cè)精度與商業(yè)檢測(cè)工具 Inspector接近，并且至少比其