面向增强软件可靠性的编译器研究和实现

• 作 者: 卫理
• 出 处: 北京邮电大学
• 发表日期: 2018年01期
• 关键词: 编译器 可靠性 数据冗余

在现代生活中,软件扮演着越来越重要的角色,保证软件的可靠性显得尤为重要。而在太空中,由于宇宙射线的强辐射作用,存储数据的寄存器或者内存中会发生单粒子翻转(Single Event Upset,SEU)的现象。这种0、1的跃变会导致存储的数据发生错误,从而引发软件发生错误。为了保证数据的正确性,减少单粒子翻转的影响,有基于硬件和软件的方法。基于的硬件的方法虽然能够很大程度的避免SEU,但是价格昂贵,通用性差。而通过软件容错(Software-basedFault Tolerance,SBFT)增强可靠性的方法虽然简单、通用性好,但是却会增加程序的复杂度,导致内存开销和时间开销增大。本文实现了一个增强软件可靠性的源源编译器,对查找程序中的关键变量分析研究,提出关键变量(Critical Data Model,CDM)的模型,设计并实现反转数据流图(Invert of Data Flow Graph,IDFG)算法,完成可靠代码编译器RECCOP(REliable Code Compiler Plus,RECCOP)。程序中数据的关键性程度主要有两个指标来衡量:1.数据的生存时间;2.数据经过反转数据流图的加权值。经过两个指标算出数据的重要性程度,排序后选出需要保护的关键数据,经过数据冗余技术,对数据进行冗余,增强软件的可靠性。通过源源编译器,直接将输入的C/C++源代码转换成可靠的C/C++代码。经过实验,经过关键变量模型可以有效的提高系统的可靠性,同时降低系统内存的开销和时间的开销,达到了设计预期。