基于内存保护键值的细粒度访存监控

基于内存保护键值硬件扩展,提出了一种轻量化且细粒度的页保护机制。突破了传统页保护方法仅支持页粒度访存监控的技术局限,实现了能够拦截每个访存操作的细粒度页保护机制。充分利用内存保护键值提供的用户态线程局部页访问权限控制,性能开销相比传统页保护的降低了30%以上。通过融合细粒度页保护与编译插桩,弥补了传统编译插桩方法无法覆盖程序中不可重编译部分的局限性。

利用段页式保护实现软件扩展

可扩展的软件体系结构和基于组件的软件开发方法要求安全、有效和易于实现的扩展机制支持同一地址空间的软件模块间的保护。文章提出了一种新的地址空间内的保护机制，它充分利用了i386体系结构的段页式硬件保护特征，能有效、透明地支持内核级和用户级的软件扩展。为了易于扩展软件模块的编程和扩展机制的实现，该机制用不同的方式支持用户级和内核级的软件扩展。

适用于商用系统环境的低开销确定性重放技术

针对现有确定性重放技术中存在运行时开销大和安全隐患等问题,提出了一种低开销的确定性重放技术。该技术在已有的硬件平台和系统环境下,利用页保护捕获并记录并行程序对共享内存的访问顺序。深入研究了该技术引入的性能开销,针对性地提出了私有锁、私有堆、主动抢占等优化策略。采用PARSEC测试集进行性能评估,实验结果显示该系统引入的开销较小。

动态容忍和检测非对称数据竞争

非对称数据竞争是数据竞争中一种常见的类型.当一个线程在临界区内访问某个共享变量,另外一个线程在临界区外或不同的临界区内同时也访问这个共享变量时,就触发了非对称数据竞争.多线程程序中的非对称数据竞争往往是有害的.为了解决非对称数据竞争引入的问题,提出了ARace.它使用共享变量保护和写缓冲区来动态容忍和检测非对称数据竞争.其中,共享变量保护用于保护临界区内只读和先读后写的共享变量,防止这些变量在临界区外被修改;写缓冲区用于缓存临界区内对共享变量的写操作.ARace不仅可以容忍临界区内和临界区外之间的非对称数据竞争,还可以对并发临界区之间的非对称数据竞争进行检测.ARace既不依赖程序源代码和编译器的支持,也不依赖额外硬件的支持.此外,还提出了一种通过动态二进制插桩技术实现ARace的方法.实验结果表明,ARace在保证容忍和检测非对称数据竞争的同时,并未引入很大的性能开销和内存开销.

基于懒惰计算的应用研究

目的提出应用懒惰计算解决实际问题的方法.方法分析懒惰计算的特性及实际应用中的优势与不足,并通过一个示例,经过具体的编程,解决应用懒惰计算过程中存在的问题.提出内存拷贝法,内存段/页式保护法,语言特性法来解决结果正确性问题;提出先来先调度,并行调度以及具体化调度等指令调度的方法.结果懒惰计算可以避免程序执行不需要的路径,从而节省CPU、内存、时间等资源.懒惰计算对大中小型程序均可应用,尤其在需要节省资源的系统、嵌入式系统.结论懒惰计算在实际的计算过程中可以有效提高计算机的使用效率,可以应用到现实程序产品当中,并使得产品程序的性能得到提升.

基于自适应释放策略的低开销确定性重放方法

针对基于页保护机制的确定性重放方法虽然能够有效降低记录开销,但由于页保护异常仍会引入性能开销的问题,本文深入研究了共享页面访问权限释放同步点对并行程序记录性能的影响,提出了一种基于自适应释放策略的确定性重放方法。采用PARSEC测试集进行性能评估,实验结果表明,该方法能够更进一步降低记录开销。