12、基于SMT的Px86程序持久性不变式验证-优快云博客

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基于SMT的Px86程序持久性不变式验证

1. 引言

非易失性内存（NVM）技术能为需要持久化数据的应用带来显著的性能提升，因为程序可以通过向映射到NVM的地址写入数据来实现数据持久化。然而，内存写入操作具有复杂的持久性语义，通常既不同步持久化，也不按程序顺序持久化，除非程序员在适当的程序点插入特殊的栅栏和缓存行刷新指令。

由于这些指令成本较高，程序员往往插入的栅栏数量不足，这可能导致在电源故障时数据损坏，从而抵消了NVM的优势。目前，虽然有一些工具可以帮助程序员进行栅栏/刷新指令的放置，但它们往往为了可扩展性而牺牲了精度和/或可靠性。例如，Jaaru是一个无状态模型检查器，它不会详尽地探索所有程序执行路径，因此无法用于证明程序中不存在错误；静态分析方法假设所有适当注释的数据都将被刷新，这需要许多冗余的刷新指令；动态分析（测试）方法虽然可以达到一定精度，但只能在实际探索的执行路径上提供正确性保证，不能证明程序中不存在错误。

本文提出了一种自动化方法，用于证明并发有界（无循环）NVM程序持久状态的不变式，该方法会探索并发和持久性所引发的整个状态空间。具体采用符号模型检查方法，将程序、其语义和规范编码为一个逻辑公式，当且仅当程序不正确时该公式可满足，然后使用SMT（可满足性模理论）求解器检查其可满足性。