Otimizando o teste estrutural de programas concorrentes: uma abordagem determinística e paralela

Resumo

O teste de programas concorrentes é uma atividade custosa devido principalmente à quantidade de sequências de sincronização que devem ser testadas para validar tais programas. Uma das técnicas mais utilizadas para testar a comunicação e sincronização de programas concorrentes é a geração automática de diferentes pares de sincronização ou, em outras palavras, a geração de variantes de disputa (race variant). A partir de arquivos de rastro de uma execução não-determinística, variantes de disputa são geradas e algoritmos de execução determinística são utilizados para forçar que diferentes sincronizações sejam cobertas. Este trabalho aborda de maneira abrangente este problema, cujo objetivo principal é reduzir o tempo de resposta da atividade de teste estrutural de programas concorrentes quando diferentes variantes de disputa são executadas. Há três principais contribuições neste trabalho: (1) geração de arquivos de rastro e execução determinística total/parcial, (2) geração automática de variantes e (3) paralelização da execução das variantes.Diferentemente de outros trabalhos disponíveis na literatura, os algoritmos propostos consideram programas concorrentes que interagem simultaneamente com passagem de mensagens e memória compartilhada. Foram consideradas seis primitivas com semânticas distintas: ponto-a-ponto bloqueante/não bloqueante, coletivas um-para-todos/todos-para-um/todos-para-todos e semáforos. Os algoritmos foram desenvolvidos no nível de aplicação em Java, são ortogonais à linguagem de programação utilizada e não requerem privilégios de sistema para serem executados. Estas três contribuições são descritas, detalhando seus algoritmos. Também são apresentados os resultados obtidos com os experimentos feitos durante as fases de validação e avaliação de cada contribuição.Os resultados demonstram que os objetivos propostos foram atingidos com sucesso para cada contribuição e, do ponto de vista do testador, o tempo de resposta da atividade de teste estrutural de programas concorrentes foi reduzido enquanto a cobertura de programas concorrentes com ambos os paradigmas aumentou com procedimentos automatizados e transparentes.Os experimentos mostram speedups próximos ao linear, quando comparadas as versões sequencial e paralela dos algoritmos.