Coarse-grained dynamic predicate slicing for message passing programs

Comprehending distributed systems is a challenging task because of interdependency and non-determinability that exist in distributed systems. Program slicing, as a well-know decomposition and reduction technique, has been extended to assist during the comprehension of distributed application source code. Dynamic predicate slicing is a relatively new slicing technique that adopts the notion of global predicates as slicing criteria for distributed message passing programs. Dynamic predicate slicing focuses on identifying all these states during an execution of a message passing program, in which a particular predicate might be changed. In this research, a Coarse-Grained dynamic predicate slicing algorithm is implemented by using instrumentation techniques to insert extra instructions into applications for collecting and analyzing run-time information during executions. Dynamic predicated slicing is accomplished by multi-thread parallel computation utilizing both static information and dynamic information. An initial case study is presented to validate the applicability of the approach and to explore the overhead associated with collecting the dynamic information and the slice computation

Safe Concurrency Introduction through Slicing

Traditional refactoring is about modifying the structure of existing code without changing its behaviour, but with the aim of making code easier to understand, modify, or reuse. In this paper, we introduce three novel refactorings for retrofitting concurrency to Erlang applications, and demonstrate how the use of program slicing makes the automation of these refactorings possible

A Compiler-based Framework For Automatic Extraction Of Program Skeletons For Exascale Hardware/software Co-design

The design of high-performance computing architectures requires performance analysis of largescale parallel applications to derive various parameters concerning hardware design and software development. The process of performance analysis and benchmarking an application can be done in several ways with varying degrees of fidelity. One of the most cost-effective ways is to do a coarse-grained study of large-scale parallel applications through the use of program skeletons. The concept of a “program skeleton” that we discuss in this paper is an abstracted program that is derived from a larger program where source code that is determined to be irrelevant is removed for the purposes of the skeleton. In this work, we develop a semi-automatic approach for extracting program skeletons based on compiler program analysis. We demonstrate correctness of our skeleton extraction process by comparing details from communication traces, as well as show the performance speedup of using skeletons by running simulations in the SST/macro simulator. Extracting such a program skeleton from a large-scale parallel program requires a substantial amount of manual effort and often introduces human errors. We outline a semi-automatic approach for extracting program skeletons from large-scale parallel applications that reduces cost and eliminates errors inherent in manual approaches. Our skeleton generation approach is based on the use of the extensible and open-source ROSE compiler infrastructure that allows us to perform flow and dependency analysis on larger programs in order to determine what code can be removed from the program to generate a skeleton

Parallel symbolic state-space exploration is difficult, but what is the alternative?

State-space exploration is an essential step in many modeling and analysis problems. Its goal is to find the states reachable from the initial state of a discrete-state model described. The state space can used to answer important questions, e.g., "Is there a dead state?" and "Can N become negative?", or as a starting point for sophisticated investigations expressed in temporal logic. Unfortunately, the state space is often so large that ordinary explicit data structures and sequential algorithms cannot cope, prompting the exploration of (1) parallel approaches using multiple processors, from simple workstation networks to shared-memory supercomputers, to satisfy large memory and runtime requirements and (2) symbolic approaches using decision diagrams to encode the large structured sets and relations manipulated during state-space generation. Both approaches have merits and limitations. Parallel explicit state-space generation is challenging, but almost linear speedup can be achieved; however, the analysis is ultimately limited by the memory and processors available. Symbolic methods are a heuristic that can efficiently encode many, but not all, functions over a structured and exponentially large domain; here the pitfalls are subtler: their performance varies widely depending on the class of decision diagram chosen, the state variable order, and obscure algorithmic parameters. As symbolic approaches are often much more efficient than explicit ones for many practical models, we argue for the need to parallelize symbolic state-space generation algorithms, so that we can realize the advantage of both approaches. This is a challenging endeavor, as the most efficient symbolic algorithm, Saturation, is inherently sequential. We conclude by discussing challenges, efforts, and promising directions toward this goal

Erlang programok statikus elemzése és szeletelése

A funkcionális programozási nyelvek terjedésének velejárója, hogy felmerül az igény olyan eszközökre, amelyek a fejlesztési folyamatot támogatják. Ezek lehetnek futási idejű eszközök, vagy olyanok, melyek csupán a forráskód elemzésével kı́nálnak hasznos információkat a fejlesztők számára. Az Erlang ipari környezetben is gyakran használt funkcionális programozási nyelv. A RefactorErl egy statikus elemző és refaktoráló eszköz Erlanghoz, mely számos transzformációt biztosı́t a forráskód jelentésmegőrző átalakı́tására, másrészről kiterjedt statikus elemzőkészlettel segı́ti a fejlesztőket a mindennapos tevékenységükben. Kutatásomban olyan elemzési módszerekkel foglalkoztam, amelyek segı́tségével az Erlang programok forráskódjában rejlő összetett összefüggések nyerhetők ki. Ezek az eredmények pedig további magasabb szintű elemzések alapját képzik. Az ismertetett eredményeim a vezérlés és az Erlang folyamatok közötti kapcsolatok elemzéséhez kapcsolódnak. A dolgozatomban Erlang programok vezérlésfolyam-gráfját adtam meg, amely tartalmazza a programok végrehajtása során előálló lehetséges végrehajtási utakat. A gráfot a nyelv szintaktikus kategóriáihoz rendelt formális szabályok segı́tségével definiáltam, amelyek a nyelv szemantikájának megfelelően adják meg a vezérlésfolyam-gráf éleit. A vezérlésfolyam-gráf felhasználásra került további elemzésekhez is, mint például a párhuzamosı́tható komponensek azonosı́tása. A vezérlésfolyam-gráf, illetve a benne foglalt információk felhasználhatóak a forráskódban történő változások hatáselemzéséhez. A vezérlésfüggőségi gráf egy kompaktabb reprezentáció, amely a vezérlési utakban lévő szekvenciák eliminálásával már csak a kifejezések közötti közvetlen függőségeket tartalmazza. Megadtam Erlang programokra a vezérlésfüggőségi gráfot, amelyet adatfüggőségi információkkal egészı́tettem ki. Az ı́gy definiált Erlang függőségi gráf felhasználható gráf alapú statikus programszeleteléshez. A definiált infrastruktúrára épı́tve megadtam egy hatáselemzés alapú teszteset szelekciós módszert. A módszer azon tesztesetek halmazát adja meg, amelyek érintettek lehetnek a változtatás/transzformáció kapcsán. Azaz a változtatás hatása elterjedhet a tesztelt funkcionalitásba. Az elemzés nem csak a transzformációk hatásának elemzésére, hanem tetszőleges változás elemzésére is használható. Dolgozatomban bemutattam Erlang programok egy statikus kommunikációs modelljét. Megadtam azokat az algoritmusokat, melyek segı́tségével felderı́thetőek az elindı́tott Erlang folyamatok és a köztük aszinkron üzenetküldésekkel lebonyolı́tott kommunikáció. A modellbe felvettem olyan rejtett kommunikációs elemeket is, mint a közös osztott memóriának tekinthető Erlang Term Storage (ets) táblák használata. Megadtam azokat a statikus elemzési algoritmusokat, melyek felhasználásával kiegészı́thető a kommunikációs gráf speciális Erlang folyamatokkal (például generikus szerverek) és az interfészeiken keresztül történő rejtett kommunikációval. A kommunikációs gráf kiválóan használható a kódban rejlő összefüggések megjelenı́tésére, kódmegértés, konkurenciából fakadó hibakeresés támogatásához. Ugyanakkor felhasználható konkurens programok változásához köthető hatáselemzés pontosı́tásához is