[發明專利]基于應用邏輯序的并行程序調試方法和裝置

有效

• 申請號: 201210441991.8
• 申請日: 2012-11-06
• 公開（公告）號: CN102929780A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 王敬宇;陳華蓉;馮赟龍;王雯霞
• 申請（專利權）人: 無錫江南計算技術研究所
• 主分類號: G06F11/36
• 分類號: G06F11/36
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及計算機技術領域，特別涉及一種基于應用邏輯序的并行程序調試方法和裝置。

背景技術

當前并行計算已成為很多科研生產領域的重要支撐，成為生產力發展水平的標志，但是并行計算依賴的載體，即并行程序卻缺乏有效的軟件調試工具，嚴重影響了高性能計算機利用率和并行計算水平的提高。并行程序目前主要采用串行程序的調試方法，即斷點調試，依賴于手工操作，效率低，要求對并行支撐環境的實現原理和細節有相當的理解，因為這種調試方法最初是計算機程序員提出的方法。非計算機專業的應用領域人員一般采用在程序中加打印的方法進行調試，這種調試方法的缺陷是每個并行任務只能打印自己的數據，無法和系統支撐環境相聯系，結果是當發現數據有錯時，不知其所以然；而且對于大型復雜并行程序，從很多并行任務的打印信息中分析出錯邏輯是一件工作量浩大的事。

有一種邏輯序理論(請參考K.Mani?Chandy?and?Leslie?Lamport.Distributedsnapshots：determining?global?states?of?distributed?systems.ACM?Trans.Comput.Syst.，3(1)：63-75，1985.)為確定性再現并行程序的執行過程，縮小問題搜索空間提供了一種思路。計算機人員根據該理論，以并行任務之間的交互事件來確定全局邏輯序，但是在實際應用中，隨著并行程序中通信與計算比、程序運行時間的增加，這種邏輯序的信息量快速增長，導致邏輯序的跟蹤記錄、分析重放的開銷很大。同時在缺失程序語義的情況下，這種邏輯序很難分析歸納，難以支持錯誤定位。

EntusTotalview和gnu?gdb是兩個應用較廣泛的調試工具，除了延用斷點調試的方法以外，還提供了一種逆向調試方法：以指令級單步的方式執行程序，同時跟蹤記錄程序的每一條指令對內存和寄存器的修改，然后可以用斷點調試的方法跟蹤程序逆向執行過程，在逆向執行時倒序恢復每一條指令改寫的寄存器和內存單元。但這種方法也不一定適合并行程序，主要缺陷是：1.逆向執行邏輯上關聯的并行任務比較困難；2.每執行一條指令都暫停一次，程序執行時間大大延長，如果出錯邏輯是一個執行時間比較長的過程，那么調試開銷會相當大；3.仍然需要長時間占用并行計算資源，進行手工操作調試。

發明內容

本發明技術方案要解決的技術問題是如何有效地驗證并行程序的語義邏輯的正確性。

為解決上述技術問題，本發明技術方案提供一種基于應用邏輯序的并行程序調試方法，包括：

定義數據鏈{x，y，L，A}，其中，x為鏈號，y定義為應用邏輯序，L表示應用系統對物理量的邏輯行為的集合，L＝{L_i|i＝0，1，...，n}，i為邏輯行為出現次序的自然序號，L_i＝{d_j|j＝0，1，...，m-1}，L_i表示并行程序中一個程序模塊對該物理量的邏輯行為，d_j為L_i對應的邏輯行為涉及的程序變量，j為程序變量的計數；n為邏輯行為的總數，m為L_i對應的邏輯行為中與物理量關聯的程序變量的數量，A為正確性驗證算法，所述應用邏輯序為迭代步序或數據流序；

按照所述數據鏈的定義跟蹤所述并行程序運行時所述程序變量的數據，以所述正確性驗證算法驗證所述程序變量的數據并記錄驗證結果；

在所述并行程序運行結束或異常退出后，重放所記錄的驗證結果。

可選的，所述d_j＝{變量名，數據類型，長度，源程序名，行號}，所述調試方法還包括：在驗證結果揭示所述程序變量的數據為無效數據時，通過所述源程序名和行號定位產生所述無效數據的程序位置。

可選的，所述并行程序的重放調試方法還包括：記錄所述并行程序運行時所述程序變量的數據；重放所記錄的所述程序變量的數據。

可選的，所述物理量與鏈號一一對應。

為解決上述技術問題，本發明技術方案還提供一種基于應用邏輯序的并行程序調試方法，包括：