多线程软件中基于离散控制理论的故障避免

【摘要】随着软件在尖端领域和大型复杂系统中的广泛应用,软件的可靠性和安全性是用户非常关心的问题,尤其是现在相比于多核技术在硬件方面的快速发展,软件业的配合却相对滞后,这极大影响了多核处理器性能的发挥。运行在多核计算机上的不同线程间的互斥和同步问题更加严峻。这些并发错误不仅会降低程序员的工作效率,削弱软件的安全,最终还会损害终端用户的利益。循环等待死锁就是并行软件中一种常见的故障,为了方便处理多线程的死锁,我们采用一种特殊的Petri网类型-Gadara网对多线程程序建模。基于该模型框架,本文的主要内容为：(1)首先引入了离散控制理论和软件故障避免的联系,简要介绍如何利用Gadara网为多线程建模,并给出实例说明。(2)在建模阶段结束之后,就是对网模型系统进行分析,做好添加控制器之前的准备：在现有的信标可控性条件基础上,提出新的改进的信标可控性定义—W可控,并且论证了一个受控Gadara网是活的当且仅当网中所有信标都是W-可控的。文中给予了实例进行说明比较。(3)从线程的角度出发,对线程中的变迁进行假设分析,寻找死变迁环、从死变迁环中提取与之对应的极小信标,然后对这个极小信标建立约束。为了避免控制器冗余,文中从具体到一般,总结出求解最佳约束的一般规律。然后提出了由寻找死变迁环来判断网非死锁的简单算法。(4)按照约束添加控制器之后,有必要对受控网再次进行判断活性。文中讨论了添加控制器之后存在的一些问题,比如添加了两个及以上控制库所的话,控制库所之间会有影响,可能会引起新的潜在死锁,需要迭代分析控制直到网中不再发现新的死锁。
【作者】关旋旋；
【导师】王寿光；
【作者基本信息】浙江工商大学，信号与信息处理，2014，硕士
【关键词】Gadara网；多线程；信标可控性；非死锁；

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