Pruebas de primer orden de programas concurrentes

We study the uniform verification problem for infinite state processes. The problem consists on proving the parallel composition of an arbitrary number of processes running the same program satisfies a temporal property. As the general problem is too big for a bachelor thesis, we restrict our attention to concurrent implementations of sets using single linked list theory. We reduce the verification to the validity of formulas in this theory. By validity we mean that certain property expressed as a formula of the theory holds. In our case, we prove that a list remains a list and that it is always ordered (both with independence of the number of processes executing on the same list). We could lock the whole list every time a process accesses it, but that is a very inefficient procedure. In this work we prove a grain-lock implementation. Those proofs can be done using first order logic reasoning or model search. The approach chosen by Alejandro Sánchez and César Sánchez in his “Formal Verification of Temporal Properties for Parametrized Concurrent Programs and Concurrent Data Structures” (Sánchez, 2015) [1] was model searching. This work has been developed to complement “Formal Verification of Temporal Properties for Parametrized Concurrent Programs and Concurrent Data Structures” (Sánchez, 2015) [1] by providing a framework to prove the validity of formulas of the theories treated by them with first order logic. As there are lots of proofs to be done, we decided to use an automatic theorem prover. SPASS Version 3.5 [2] has been chosen because it has been used previously in the department. We will also cover a brief discussion (using the results observed) about the benefits and the costs of this technique of verification. Is this way of verification always worth it?En este trabajo se estudia el problema de la verificación uniforme de problemas de estados infinitos. El problema consiste en probar que la composición paralela de un número arbitrario de procesos ejecutando el mismo programa satisface una propiedad temporal. Como es un problema demasiado ambicioso, nos hemos restringido en esta tesis al cliente más general que utilice una implementación de listas enlazadas con los procedimientos de insertar, eliminar y buscar. Es en este marco donde vamos a verificar el programa reduciéndolo a probar la validez de una formula en una teoría de listas. Por validez nos referimos a que una cierta propiedad de la teoría se preserva. En este caso, vamos a probar que una lista siempre se mantiene como tal (es decir, no hay ciclos) y que se mantiene ordenada. Ambas propiedades se preservan con independencia del número de procesos ejecutando sobre la misma lista. Para asegurar formalmente la satisfacción de estas condiciones, se puede utilizar búsqueda de modelos o razonamiento en lógica de primer orden. El método utilizado por Alejandro Sánchez and César Sánchez en su tesis “Formal Verification of Temporal Properties for Parametrized Concurrent Programs and Concurrent Data Structures” (Sánchez, 2015) [1] ha sido búsqueda de modelos. Este trabajo ha sido desarrollado para complementar “Formal Verification of Temporal Properties for Parametrized Concurrent Programs and Concurrent Data Structures” (Sánchez, 2015) [1] aportando un marco para probar algunas teorías utilizadas por ellos utilizando la lógica de primer orden. Debido al gran número de demostraciones necesarias, hemos utilizado un demostrador de teoremas automático. SPASS Version 3.5 [2] ha sido elegido debido a su previo uso en el departamento. Además, incluimos una breve discusión a la luz de los resultados obtenidos sobre los beneficios y los costes de esta técnica de verificación. ¿Merece siempre la pena la verificación de software utilizando estos procedimientos