CoRD: Collabora,ve Data Race Detec,on Baris Kasikci, - PowerPoint PPT Presentation

CoRD: ¡Collabora,ve ¡ Data ¡Race ¡Detec,on ¡ Baris ¡Kasikci, ¡Cris,an ¡Zamfir, ¡and ¡George ¡Candea School ¡of ¡Computer ¡& ¡Communica3on ¡Sciences

Data ¡Races 2

Data ¡Races • Accesses ¡to ¡shared ¡memory ¡loca,on 2

Data ¡Races • Accesses ¡to ¡shared ¡memory ¡loca,on • By ¡mul3ple ¡threads 2

Data ¡Races • Accesses ¡to ¡shared ¡memory ¡loca,on • By ¡mul3ple ¡threads • At ¡least ¡one ¡of ¡the ¡accesses ¡is ¡a ¡write 2

Data ¡Races • Accesses ¡to ¡shared ¡memory ¡loca,on • By ¡mul3ple ¡threads • At ¡least ¡one ¡of ¡the ¡accesses ¡is ¡a ¡write • The ¡accesses ¡can ¡happen ¡simultaneously 2

Data ¡Races 3

Data ¡Races Races ¡are ¡numerous ¡in ¡modern ¡soDware 3

Data ¡Races 1000 ¡Races Races ¡are ¡numerous ¡in ¡modern ¡soDware 3

Data ¡races 4

C/C ++ POSIX 4

C/C ++ POSIX Compilers ¡can ¡arbitrarily ¡break ¡racy ¡programs 4

How ¡to ¡Ensure ¡SoDware ¡is ¡ Race-­‑free? 5

× How ¡to ¡Ensure ¡SoDware ¡is ¡ Race-­‑free? • Sta,c ¡race ¡detectors ¡ • Full ¡path ¡analysis ¡ ✔ • Fast ¡ ✔ • Few ¡false ¡nega3ves ¡ ✔ • Many ¡false ¡posi3ves 5

× × × × How ¡to ¡Ensure ¡SoDware ¡is ¡ Race-­‑free? • Sta,c ¡race ¡detectors ¡ • Dynamic ¡race ¡detectors ¡ ¡ • Full ¡path ¡analysis ¡ • Per-­‑run ¡analysis ¡ ✔ • Fast ¡ • Slow ¡ ✔ • Few ¡false ¡nega3ves ¡ • Many ¡false ¡nega3ves ¡ ✔ • Many ¡false ¡posi3ves • Few ¡false ¡posi3ves ✔ 5

× × × × How ¡to ¡Ensure ¡SoDware ¡is ¡ Race-­‑free? • Sta,c ¡race ¡detectors ¡ • Dynamic ¡race ¡detectors ¡ ¡ • Full ¡path ¡analysis ¡ • Per-­‑run ¡analysis ¡ ✔ • Fast ¡ • Slow ¡ ✔ • Few ¡false ¡nega3ves ¡ • Many ¡false ¡nega3ves ¡ ✔ • Many ¡false ¡posi3ves • Few ¡false ¡posi3ves ✔ Exis,ng ¡detectors ¡have ¡important ¡limita,ons 5

How ¡to ¡Ensure ¡SoDware ¡is ¡ Race-­‑free? • Sta,c ¡race ¡detectors ¡ • Dynamic ¡race ¡detectors ¡ ¡ • Full ¡path ¡analysis ¡ ✔ • Fast ¡ ✔ • Few ¡false ¡nega3ves ✔ • Few ¡false ¡posi3ves ¡ ✔ 6

CoRD • Collabora,ve ¡race ¡detec,on ¡ • Full ¡path ¡analysis ¡ ✔ • Fast ¡ ✔ • Few ¡false ¡nega3ves ¡ ✔ • Few ¡false ¡posi3ves ✔ 7

CoRD Sta,cally ¡detect ¡ • Collabora,ve ¡race ¡detec,on ¡ poten,al ¡races ¡ • Full ¡path ¡analysis ¡ ✔ • Fast ¡ ✔ • Few ¡false ¡nega3ves ¡ ✔ • Few ¡false ¡posi3ves ✔ 7

CoRD Sta,cally ¡detect ¡ • Collabora,ve ¡race ¡detec,on ¡ poten,al ¡races ¡ • Full ¡path ¡analysis ¡ ✔ Dynamically ¡validate ¡ • Fast ¡ ✔ detected ¡races • Few ¡false ¡nega3ves ¡ ✔ • Few ¡false ¡posi3ves ✔ 7

CoRD Sta,cally ¡detect ¡ • Collabora,ve ¡race ¡detec,on ¡ poten,al ¡races ¡ • Full ¡path ¡analysis ¡ ✔ Dynamically ¡validate ¡ • Fast ¡ ✔ detected ¡races • Few ¡false ¡nega3ves ¡ ✔ • Few ¡false ¡posi3ves ✔ Effec,vely ¡detected ¡8 ¡real ¡races ¡in ¡two ¡ real ¡programs ¡with ¡1% ¡overhead 7

CoRD ¡Architecture CoRD ¡Architecture P P P P P P virtual Hive clearing house P P 8

CoRD ¡Architecture CoRD ¡Architecture instances ¡of ¡ P program ¡P P P P P P virtual Hive clearing house P P 8

CoRD ¡Architecture CoRD ¡Architecture instances ¡of ¡ P program ¡P P P P P P virtual Hive clearing house P P Sta,cally ¡detect ¡ poten,al ¡races ¡in ¡P 8

CoRD ¡Architecture CoRD ¡Architecture instances ¡of ¡ P program ¡P P P P P P pods virtual Hive clearing house P P Sta,cally ¡detect ¡ poten,al ¡races ¡in ¡P 8

CoRD ¡Architecture CoRD ¡Architecture instances ¡of ¡ P program ¡P P Dynamically ¡ validate ¡races P P P P pods virtual Hive clearing house P P Sta,cally ¡detect ¡ poten,al ¡races ¡in ¡P 8

P clearing house virtual P P P 1 ¡ Google ¡chrome ¡blog. ¡hFp://chrome.blogspot. ¡ch/2012_06_01_archive.html ¡ ¡ 2 ¡hFps://plus.google.com/114250946512808775436/posts/VaQu9sNxJuY, ¡2012 ¡ 3 ¡R. ¡Cozza ¡et ¡al, ¡Market ¡Share: ¡Mobile ¡Devices ¡by ¡Region ¡and ¡Country, ¡Gartner, ¡Feb ¡2012 ¡ 9 4 ¡ hFp://arstechnica.com/informa3on-­‑technology/2009/10/windows-­‑7-­‑had-­‑8-­‑million-­‑testers-­‑biggest-­‑beta-­‑ever/

running ¡Chrome ¡ 1 computers ¡ 300 ¡Million P clearing house virtual P P P 1 ¡ Google ¡chrome ¡blog. ¡hFp://chrome.blogspot. ¡ch/2012_06_01_archive.html ¡ ¡ 2 ¡hFps://plus.google.com/114250946512808775436/posts/VaQu9sNxJuY, ¡2012 ¡ 3 ¡R. ¡Cozza ¡et ¡al, ¡Market ¡Share: ¡Mobile ¡Devices ¡by ¡Region ¡and ¡Country, ¡Gartner, ¡Feb ¡2012 ¡ 9 4 ¡ hFp://arstechnica.com/informa3on-­‑technology/2009/10/windows-­‑7-­‑had-­‑8-­‑million-­‑testers-­‑biggest-­‑beta-­‑ever/

running ¡Chrome ¡ 1 computers ¡ 300 ¡Million servers ¡owned ¡ P by ¡Google ¡ 2 1.8 ¡Million clearing house virtual P P P 1 ¡ Google ¡chrome ¡blog. ¡hFp://chrome.blogspot. ¡ch/2012_06_01_archive.html ¡ ¡ 2 ¡hFps://plus.google.com/114250946512808775436/posts/VaQu9sNxJuY, ¡2012 ¡ 3 ¡R. ¡Cozza ¡et ¡al, ¡Market ¡Share: ¡Mobile ¡Devices ¡by ¡Region ¡and ¡Country, ¡Gartner, ¡Feb ¡2012 ¡ 9 4 ¡ hFp://arstechnica.com/informa3on-­‑technology/2009/10/windows-­‑7-­‑had-­‑8-­‑million-­‑testers-­‑biggest-­‑beta-­‑ever/

running ¡Chrome ¡ 1 computers ¡ 300 ¡Million servers ¡owned ¡ P by ¡Google ¡ 2 1.8 ¡Million clearing house virtual P P P ¡bought ¡in ¡2011 ¡ 3 mobile ¡devices 
 1.8 ¡Billion 1 ¡ Google ¡chrome ¡blog. ¡hFp://chrome.blogspot. ¡ch/2012_06_01_archive.html ¡ ¡ 2 ¡hFps://plus.google.com/114250946512808775436/posts/VaQu9sNxJuY, ¡2012 ¡ 3 ¡R. ¡Cozza ¡et ¡al, ¡Market ¡Share: ¡Mobile ¡Devices ¡by ¡Region ¡and ¡Country, ¡Gartner, ¡Feb ¡2012 ¡ 9 4 ¡ hFp://arstechnica.com/informa3on-­‑technology/2009/10/windows-­‑7-­‑had-­‑8-­‑million-­‑testers-­‑biggest-­‑beta-­‑ever/

running ¡Chrome ¡ 1 computers ¡ 300 ¡Million servers ¡owned ¡ P by ¡Google ¡ 2 1.8 ¡Million clearing house virtual P beta ¡testers 4 Windows ¡7 ¡ ¡ 8 ¡Million P P ¡bought ¡in ¡2011 ¡ 3 mobile ¡devices 
 1.8 ¡Billion 1 ¡ Google ¡chrome ¡blog. ¡hFp://chrome.blogspot. ¡ch/2012_06_01_archive.html ¡ ¡ 2 ¡hFps://plus.google.com/114250946512808775436/posts/VaQu9sNxJuY, ¡2012 ¡ 3 ¡R. ¡Cozza ¡et ¡al, ¡Market ¡Share: ¡Mobile ¡Devices ¡by ¡Region ¡and ¡Country, ¡Gartner, ¡Feb ¡2012 ¡ 9 4 ¡ hFp://arstechnica.com/informa3on-­‑technology/2009/10/windows-­‑7-­‑had-­‑8-­‑million-­‑testers-­‑biggest-­‑beta-­‑ever/

Sta,c ¡Race ¡Detec,on 10

Sta,c ¡Race ¡Detec,on 10

Sta,c ¡Race ¡Detec,on CFG ¡entry 10

Sta,c ¡Race ¡Detec,on CFG ¡entry 10

Sta,c ¡Race ¡Detec,on CFG ¡entry main() g() f() 10

Sta,c ¡Race ¡Detec,on CFG ¡entry main() g() f() 10

Sta,c ¡Race ¡Detec,on CFG ¡entry main() g() f() 10

11

11

Sta,c ¡Race ¡Detec,on 12

Sta,c ¡Race ¡Detec,on x = 0 12

Sta,c ¡Race ¡Detec,on x = 0 Path ¡1 lock(l) x = 1 unlock(l) 12

Sta,c ¡Race ¡Detec,on x = 0 Path ¡1 Path ¡2 lock(l) lock(k) x = 1 x = 2 unlock(l) unlock(k) 12

Sta,c ¡Race ¡Detec,on x = 0 Path ¡1 Path ¡2 lock(l) lock(k) x = 1 x = 2 LS 1 = {l} LS 1 = {k} unlock(l) unlock(k) 12

Sta,c ¡Race ¡Detec,on x = 1 x = 2 LS 1 = {l} LS 1 = {k} 13

Sta,c ¡Race ¡Detec,on x = 1 x = 2 ∩ = ¡{} LS 1 = {l} LS 1 = {k} 13

Sta,c ¡Race ¡Detec,on x = 1 x = 2 ∩ = ¡{} LS 1 = {l} LS 1 = {k} => x = 1 and x = 2 are ¡RACING! 13

Sta,c ¡Race ¡Detec,on x = 1 x = 2 ∩ = ¡{} LS 1 = {l} LS 1 = {k} => x = 1 and x = 2 are ¡RACING! Top-­‑down, ¡flow ¡sensi,ve, ¡interprocedural, ¡lockset-­‑based 13

Dynamic ¡Race ¡Valida,on x = 1 x = 1 Hive x = 2 x = 2 14