Debugging Concurrent Software： Advances and Challenges

Concurrency debugging is an extremely important yet challenging problem that has been hampering developer productivity and software reliability in the multicore era. We have worked on this problem in the past eight years and have developed several effective methods and automated tools for helping developers debugging shared memory concurrent programs. This article discusses challenges in concurrency debugging and summarizes our research contributions in four important directions： concurrency bug reproduction, detection, understanding, and fixing. It also discusses other recent advances in tackling these challenges.

调试中基于文法编码的日志异常检测算法

调试软件中的非确定错误对软件开发有重要意义.近年来,随着云计算系统的快速发展和对录制重放调试方法研究的深入,使用异常检测方法从大量文本日志或控制流日志等数据中找出异常的信息对调试愈发重要.传统的异常检测算法大多是为检测和防范攻击而设计的,它们很多基于马尔可夫假设,对事件流上的剧烈变化很敏感.但是新的问题要求异常检测能够检出语义级别的异常行为.实验表明现有的基于马尔可夫假设的异常检测算法在这方面表现不佳.提出了一种新的基于文法编码的异常检测算法.该算法不依赖于统计模型、概率模型、机器学习及马尔可夫假设,设计和实现都极为简单.实验表明在检测高层次的语义异常方面,该算法比传统方法有优势.

提高录制-重放技术透明性及易用性的方法研究

为提高调试计算机系统的效率，提出了一种可有效地将非确定错误转化为确定错误的录制-重放机制。针对录制-重放系统加载中的透明性问题及重放中的易用性问题，通过开源项目ReBranch提出了一些解决方法。首次提出了基于解释器（interpreter）的透明加载机制，以解决加载机制的透明性问题；首次提出了一种基于文法压缩的异常序列检测机制，以提高重放的易用性。探讨了ReBranch的几个成功应用，并通过实验验证了异常检测算法的有效性。

基于确定性重演的并发程序调试

并发程序执行的不确定性导致了程序错误的不可再现性,后续的执行无法再现前次执行的错误,这使得以反复执行程序,重复再现故障为核心的循环调试方法变得不再可用。本文提出了一种基于确定性重演的并发程序的调试方法,确定化并发程序的执行轨迹,重现程序初始运行的错误状态。