Software Black Box : OS-based Full System Replay :OS-based Full System Replay

Hyunmin Yoon; Minsoo Ryu

doi:10.5626/JOK.2018.45.5.416

주제분류

OS-based Full System Replay

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저널정보

한국정보과학회
정보과학회논문지 학술저널
정보과학회논문지 제45권 제5호
2018.5 416 - 426 (11page)
DOI : 10.5626/JOK.2018.45.5.416

저자정보

Hyunmin Yoon (한양대학교)
Minsoo Ryu (한양대학교)

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결정적 재현 방법은 컴퓨터 시스템의 실행을 결정적으로 재현함으로써 디버깅, 고장감내, 보안 및 사후분석을 비롯한 여러 영역에서 효과적으로 이용될 수 있다. 기존에 제안된 전시스템 재현 방법들은 전시스템 재현을 위해 특수한 하드웨어의 구현 또는 가상머신 기술의 지원을 요구한다는 제약이 있다. 본 논문에서는 특수한 하드웨어의 구현 또는 가상머신 기술의 지원을 요구하지 않는 소프트웨어 기반 전시스템 재현 기술인 소프트웨어 블랙박스(SBB)를 제안한다. 본 논문에서 제안하는 SBB는 과거 실행된 응용프로그램과 운영체제의 실행을 결정적으로 재현한다. ARMv7 Cortex-A9 시스템 상에 구현된 SBB의 프로토타입은 응용 프로그램과 운영체제에서 발생할 수 있는 경쟁상태와 교착상태를 성공적으로 재현하였으며 낮은 성능 오버헤드를 보였다.

Deterministic replay mechanisms have proved to be useful in many areas including debugging, fault tolerance, security, and postmortem analysis because they can deterministically reproduce a computer system’s execution. However, proposed full-system replay mechanisms have limited applicability because of their reliance on special hardware instrumentation or virtual machine (VM) technology. In this paper, we present a purely software-based approach to full-system replay, a software black box (SBB) that does not require either special hardware instrumentation or virtual machine technology. Our proposed SBB can deterministically replay a full software system, including both applications and the OS itself. We have implemented a prototype of SBB in an embedded RTOS on top of ARMv7 Cortex-A9 and have carried out experiments to evaluate our approach. Our experiments demonstrate that SBB can successfully reproduce subtle concurrency bugs, such as races and deadlocks that may occur both in applications and in the OS kernel. We also show that the event and data logging of SBB incurs such small performance overhead that it can be enabled permanently in the OS kernel.

#전시스템 재현 #디버깅 #고장감내 #신뢰성 #검증 #full-system replay #debugging #fault-tolerance #reliability #verification

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D. Geels, G. Altekar, S. Shenker, and I. Stoica, Replay debugging for distributed applications, Proc. of the USENIX Annual Technical Conference, pp. 289-300, 2006. D. Geels, G. Altekar, S. Shenker, and I. Stoica, Replay debugging for distributed applications, Proc. of the USENIX Annual Technical Conference, pp. 289-300, 2006. D. Geels, G. Altekar, S. Shenker, and I. Stoica, Replay debugging for distributed applications, Proc. of the USENIX Annual Technical Conference, pp. 289-300, 2006. T. J. LeBlanc and J. M. Mellor-Crummey, Debugging parallel programs with instant replay, IEEE Transactions on Computers, Vol. 36, No. 4, pp. 471-482, 1987. T. J. LeBlanc and J. M. Mellor-Crummey, Debugging parallel programs with instant replay, IEEE Transactions on Computers, Vol. 36, No. 4, pp. 471-482, 1987.