A reversible debugging model for real-time concurrent programs

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H01722
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Software
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: YUEN SHOJI 名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (70230612)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西田 直樹 名古屋大学, 情報学研究科, 准教授 (00397449) ; 関 浩之 名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (80196948) ; 中澤 巧爾 名古屋大学, 情報学研究科, 准教授 (80362581)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 可逆計算 / 並行計算モデル / 並行プログラム / 可逆実行環境 / 可逆デバッガ

Outline of Final Research Achievements

The objectives of this research seek a technology based on reversible computing to provide a novel technique for analysing concurrent programs. Recent software technology of development and maintenance requires behavioural analysis with the past configurations. Concurrency often makes such analysis difficult since the behaviour is inherently nondeterministic, and a replay of execution involves the information of forward executions, which are usually discarded.
In this respect, we investigate a technique base on the formal model analysing reversible execution of concurrent software. We apply the technique to the behaviour analysis, mainly aiming at efficient debugging of concurrent programs. We also investigate analysis techniques for concurrent programs and debuggers, including information compression, timed automaton model, and session types.

Free Research Field

並行計算モデル

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

並行性を持つプログラムでは非決定性から実行再現性が保証されないため、不具合に対する解析とその修正が一般には難しい。並行ソフトウェアの振舞いを可逆計算の体系によってモデル化することによって、不具合の原因同定とその修正を効率的に行う手法について研究を行った。モデル化では順方向の実行に沿った逆方向に不可欠な情報を同定する。このモデル化を実行環境として実現し、さまざまな言語に対する可逆実行環境とその上でのデバッグ手法について研究を行った。過去の状態を同定し可逆的実行を可能にするためのモデル化と手法を複数のプログラミング言語処理系に対して示した。さらに可逆実行における実時間性について検討した。