Analyse de traces d'exécutions pour les systèmes embarqués : détection d'anomalies par corrélation temporelle

La complexité croissante des systèmes embarqués, tant au niveau matériel que logiciel, rend difficile leur développement et en particulier les tâches de débogage et d'optimisation des performances. L'utilisation d'outils de débogage ou d'analyse interactifs implique une perturbation importante du fonctionnement normal des systèmes. L'alternative est d'effectuer la mise au point du système après son exécution en utilisant des traces d'exécution. Les traces d'exécution de systèmes embarqués contiennent usuellement de nombreuses informations concernant des événements de bas niveau (appels système, interruptions,...). Elles ne donnent qu'une vision microscopique du comportement et sont difficiles à comprendre et à analyser pour un acteur humain. Les développeurs ont besoin d'outils qui représentent les traces de manière synthétique et qui les aiguillent dans leur recherche de problèmes. Dans ce rapport nous décrivons une méthode de detection automatique de problèmes d'exécution se basant sur des traitements statistiques et la notion de correlation temporelle. La méthode distingue entre phénomènes normaux et anormaux dans la trace et identifie des possibles déclencheurs de ces derniers. La méthode a été implémentée au sein de l'infrastructure FrameSoC et a été validée avec un scénario de décodage multimédia

MPSoC Zoom Debugging: A Deterministic Record-Partial Replay Approach

Accepté à EUC'2014International audienceThis work presents a debugging methodology for MPSoC based on deterministic record-replay. We propose a general model of MPSoC and define a debugging cycle targeting errors by applying temporal and spatial selection criteria. The idea behind spatial and temporal selection is to consider not the entire execution of the whole application but replay a part of the application during a specific execution interval. The proposed mechanisms are connected to GDB and allow for a visual representation of the considered part of the trace. The approach is validated on two execution platforms and two multimedia applications

Gestion de traces d'exécution pour le systèmes embarqués : contenu et stockage

Ce rapport porte sur les systèmes de traces et catégorise leurs motivations et les fonctionnalités fournies. Il a pour objectif d'expliciter le lien entre objectifs de traçage et les types (contenu, format et stockage) de traces d'exécution manipulées. Il identifie les besoins en termes d'exploitation de traces dans le domaine des systèmes embarqués et présente notre proposition de solution dans le cadre du projet SoC-TRACE

Deterministic Partial Replay for MPSoC Debugging

This work reports on a debugging methodology for MPSoC based on deterministic record-replay. It defines a general model of MPSoC, identifies the major sources for non determinism and selects a set of adapted algorithms for the record and replay of non deterministic errors. The contribution of this work the definition of a debugging cycle targeting errors by applying temporal and spatial selection criteria. is the proposal of and . The idea behind spatial and temporal selection is to consider not the entire execution of the whole application but replay a part of the application during a specific execution interval. The proposed mechanisms are connected to GDB and allow a visual representation of the considered part of the trace. The approach has been validated on two execution platforms and two multimedia applications.Ce rapport présente une méthodologie de débogage pour les systèmes MPSoC basée sur l'enregistrement et la ré-exécution déterministe de traces d'exécution. Ce travail propose un modèle général des systèmes MPSoC, identifie les principales sources de non-déterminisme et propose l'application d'algorithmes adaptés pour l'enregistrement et la ré-exécution d'erreurs non-déterministes. L'originalité du travail réside dans la définition d'un cycle de débogage permettant de cibler la recherche des erreurs en appliquant des critères de sélection spatiale et temporelle. La sélection spatiale consiste à ne considérer qu'une partie de l'application en exécution. La sélection temporelle permet de ne considérer qu'un intervalle spécifique d'exécution. Les mécanismes sont connectées à l'outil de débogage standard GDB tout en fournissant une représentation visuelle de la portion de trace considérée. L'approche est validée sur deux types de plateformes et avec deux applications multimédia

TOWARDS GENERIC SYSTEM OBSERVATION MANAGEMENT

Едно от най-големите предизвикателства на информатиката е да създава правилно работещи компютърни системи. За да се гарантира коректността на една система, по време на дизайн могат де се прилагат формални методи за моделиране и валидация. Този подход е за съжаление труден и скъп за приложение при мнозинството компютърни системи. Алтернативният подход е да се наблюдава и анализира поведението на системата по време на изпълнение след нейното създаване. В този доклад представям научната си работа по въпроса за наблюдение на копютърните системи. Предлагам един общ поглед на три основни страни на проблема: как трябва да се наблюдават компютърните системи, как се използват наблюденията при недетерминистични системи и как се работи по отворен, гъвкав и възпроизводим начин с наблюдения.One of the biggest challenges in computer science is to produce correct computer systems. One way of ensuring system correction is to use formal techniques to validate the system during its design. This approach is compulsory for critical systems but difficult and expensive for most computer systems. The alternative consists in observing and analyzing systems' behavior during execution. In this thesis, I present my research on system observation. I describe my contributions on generic observation mechanisms, on the use of observations for debugging nondeterministic systems and on the definition of an open, flexible and reproducible management of observations.Un des plus grands défis de l'informatique est de produire des systèmes corrects. Une manière d'assurer la correction des systèmes est d'utiliser des méthodes formelles de modélisation et de validation.Obligatoire dans le domaine des systèmes critiques, cette approche est difficile et coûteuse à mettre en place dans la plupart des systèmes informatiques.L'alternative est de vérifier le comportement des systèmes déjà développés en observant et analysant leur comportement à l'exécution.Ce mémoire présente mes contributions autour de l'observation des systèmes. Il discute de la définition de mécanismes génériques d'observation, de l'exploitation des observations pour le débogage de systèmes non déterministes et de la gestion ouverte, flexible et reproductible d'observations

MPSoC Zoom Debugging: A Deterministic Record-Partial Replay Approach

Accepté à EUC'2014International audienceThis work presents a debugging methodology for MPSoC based on deterministic record-replay. We propose a general model of MPSoC and define a debugging cycle targeting errors by applying temporal and spatial selection criteria. The idea behind spatial and temporal selection is to consider not the entire execution of the whole application but replay a part of the application during a specific execution interval. The proposed mechanisms are connected to GDB and allow for a visual representation of the considered part of the trace. The approach is validated on two execution platforms and two multimedia applications

SoC-Trace Infrastructure

Execution traces are a powerful instrument for debugging and profiling embedded applications. The SoC-Trace project aims at developing an open-source trace management infrastructure able to exploit multi-core embedded-systems execution traces. This document describes the first prototype of the trace management infrastructure, clarifying its objectives and describing its system and software architectures. The infrastructure provides, in the first place, a generic data-model representing the main concepts needed for trace management. Furthermore, the infrastructure provides a relational-database implementation of this model and a software library to interface with the database in a convenient way. The proposed prototype allows the user to deal with traces of different formats, to access them through a common interface and finally to save analysis results. Providing shared and reusable mechanisms, the trace management infrastructure facilitates the cooperation among different tools, thus creating an innovative and complex trace analysis environment.Les traces d'exécution sont largement utilisées pour la mise au point et l'optimisation des applications embarquées. Dans ce contexte, le projet SoC-Trace a pour objectif de fournir une infrastructure logicielle ouverte, capable d'exploiter de manière efficace les traces provenant d'exécutions de systèmes embarqués multi-c\oe ur. Ce rapport décrit l'architecture système et logicielle du premier prototype de l'infrastructure. Ce prototype comprend, d'une part, un modèle de données qui représente les concepts intervenant lors de l'analyse de traces. D'autre part, il fournit une implémentation de ce modèle pour les bases de données relationnelles, ainsi qu'une interface logicielle pour son exploitation. Les utilisateurs peuvent travailler avec des traces de formats différents, les accéder à travers une interface unifiée et, après analyse, stocker les résultats dans la base de données. En fournissant des mécanismes partagés et réutilisables, l'architecture permet la collaboration de plusieurs outils d'analyse de traces, facilitant ainsi la création de chaînes d'analyse de traces innovantes et complexes

Analyse de systèmes embarqués par structuration de traces d'exécution

International audienceLe traçage d'une application est une technique classique utilisée lors de l'optimisation et du débogage. Toutefois, dans le domaine embarqué, les traces d'exécution sont volumineuses et difficiles à exploiter. Dans ce papier, nous proposons une structuration d'un modèle événe- mentiel de traces qui garde la généricité de représentation des données, tout en améliorant l'efficacité d'analyse. Nous montrons que ce modèle permet un traitement plus rapide avec une empreinte mémoire faible. L'approche est validée grâce à des scénarios réels du monde industriel en collaboration avec STMicroelectronics

Deterministic Partial Replay for MPSoC Debugging

This work reports on a debugging methodology for MPSoC based on deterministic record-replay. It defines a general model of MPSoC, identifies the major sources for non determinism and selects a set of adapted algorithms for the record and replay of non deterministic errors. The contribution of this work the definition of a debugging cycle targeting errors by applying temporal and spatial selection criteria. is the proposal of and . The idea behind spatial and temporal selection is to consider not the entire execution of the whole application but replay a part of the application during a specific execution interval. The proposed mechanisms are connected to GDB and allow a visual representation of the considered part of the trace. The approach has been validated on two execution platforms and two multimedia applications.Ce rapport présente une méthodologie de débogage pour les systèmes MPSoC basée sur l'enregistrement et la ré-exécution déterministe de traces d'exécution. Ce travail propose un modèle général des systèmes MPSoC, identifie les principales sources de non-déterminisme et propose l'application d'algorithmes adaptés pour l'enregistrement et la ré-exécution d'erreurs non-déterministes. L'originalité du travail réside dans la définition d'un cycle de débogage permettant de cibler la recherche des erreurs en appliquant des critères de sélection spatiale et temporelle. La sélection spatiale consiste à ne considérer qu'une partie de l'application en exécution. La sélection temporelle permet de ne considérer qu'un intervalle spécifique d'exécution. Les mécanismes sont connectées à l'outil de débogage standard GDB tout en fournissant une représentation visuelle de la portion de trace considérée. L'approche est validée sur deux types de plateformes et avec deux applications multimédia

Effective Data Management for Interactive Trace Analysis

This technical report describes the enhancements proposed and implemented in Framesoc, the SoC-Trace project trace management infrastructure, with respect to what is described in the RT-447, whose content is considered as known here. The central topic of the present document is how Framesoc manages huge trace data to enable interactive trace analysis, while tackling the issues of a relational database storage