一种跨平台的程序指令重排的验证方法技术

本发明专利技术公开一种跨平台的程序指令重排的验证方法，该方法将两个应用进程对同一块共享内存读写并发操作，运行时写进程在某地址写数据时，读进程在该地址上追赶到写进程进行读操作，具体方法包括写进程程序和读进程程序，所述写进程程序主流程中先进行Data变量赋值操作，再进行Flag变量的赋值操作；所述读进程程序主流程中先判断Flag变量是否就绪，再进行Data变量的读操作，检查Data值和上一次读取值preData之差，差值不为1则表示指令重排；本发明专利技术公开的一种跨平台的程序指令重排的验证方法，提出了内存中的Data和Flag同时设置为相同的数值的方式，简化了指令重排的结果验证，支持多种程序设计语言，通过共享内存使用，便于进程之间的数据同步。进程之间的数据同步。进程之间的数据同步。

A cross platform verification method for program instruction rearrangement

【技术实现步骤摘要】
一种跨平台的程序指令重排的验证方法


[0001]本专利技术涉及计算机
，具体来说是一种跨平台的程序指令重排的验证方法。

技术介绍

[0002]现代CPU一般采用流水线来执行指令，一般情况下一条指令的执行被分成：取指、译码、访存、执行、写回等若干个阶段，多条指令可以同时存在于流水线中，同时被执行，指令流水线是并行的，多条指令可以同时处于同一阶段，只要CPU的处理部件未被占满即可；因此，指令乱序就有可能产生了，乱序产生时代码执行的顺序就发生了颠倒，这一现象称之为指令重排。比如，程序存在两条先后顺序的赋值语句，后一条赋值语句就有可能先于前一条语句完成。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于解决现有技术的不足，提供一种跨平台的程序指令重排的验证方法。
[0004]为了实现上述目的，设计一种跨平台的程序指令重排的验证方法，该方法将两个应用进程对同一块共享内存读写并发操作，运行时写进程在某地址写数据时，读进程在该地址上追赶到写进程进行读操作，具体方法如下：写进程程序，主流程中执行两个步骤，第一进行Data变量赋值操作，第二进行Flag变量的赋值操作；读进程程序，主流程中执行两个步骤，第一判断Flag变量是否就绪，第二进行Data变量的读操作，检查Data值和上一次读取值之差，差值不为1则表示指令重排。
[0005]本专利技术还包括如下优选的技术方案。
[0006]优选地，一种跨平台的程序指令重排的验证方法，还包括所述应用进程中的变量Data和Flag在内存实现中组成程序操作的最小单元，以便读写进程的使用，因此程序中使用结构体将两个变量组合成逻辑上的整体。
[0007]优选地，一种跨平台的程序指令重排的验证方法，还包括所述共享内存是一块大小固定且连续的共享内容，形同一块连续的数组。
[0008]优选地，一种跨平台的程序指令重排的验证方法，还包括所述的共享内存为首尾相接的环形结构。
[0009]一种跨平台的程序指令重排的验证方法，所述验证方法，具体如下：a.写进程负责内存数据的生成，写进程使用写指针操作共享内存，从第一位置开始，将Data和Flag赋一个相同的64位的long long类型值，使用相同的数值用于读进程进行数据判断，赋值完成后，写指针后移一位，同时，下一个位置的赋值递增一；b.读进程负责内存数据的读取，同时，通过对Flag和Data的数据检查，完成对程序运行状态的验证，判断进程运行过程中程序是否发生了指令重排，读进程使用读指针操作
共享内存，在读进程中设置一个变量preData,初始化0，该值记录每次读进程获取到的内存位置中的Data值，供读进程进行数据正确性判断。
[0010]本专利技术同现有技术相比，其优点在于：1.不限于特定的程序运行环境，支持多种程序设计语言；2.通过共享内存使用，便于进程之间的数据同步；3.提出了内存中的Data和Flag同时设置为相同的数值的方式，简化了指令重排的结果验证。
附图说明
[0011]图1 为内存数据结构体图。
[0012]图2为共享内存结构图。
[0013]图3为正常的读取过程图。
[0014]图4为异常的读取过程图。
具体实施方式
[0015]参见图1，图1为内存数据结构体图，应用进程中的变量Data和Flag在内存实现中组成程序操作的最小单元，以便读写进程的使用，因此程序中使用结构体将两个变量组合成逻辑上的整体。
[0016]参见图2，图2为共享内存结构图，基于图1的内存数据结构体，创建一块大小固定且连续的共享内存，形同一块连续的数据，本方法中设置的创建大小为500万个结构体，约76MB内存空间，其中，当读写指针进行内存操作达到最后一个位置500万时，读写指针操作的下一位置为1，因此在逻辑上共享内存为首尾相接的环形结构。
[0017]针对上述方法的验证方法如下：（1）内存数据的生成写进程负责内存数据的生成，写进程使用写指针操作共享内存，从位置1开始，将Data和Flag赋一个相同的64位的long long类型值，使用相同的数值以便于读进程进行数据判断，赋值完成后，写指针后移一位，同时下一个位置的赋值递增1,；例如，位置1的Data和Flag值为1，则位置2的Data和Flag的值为2，依次类推。
[0018]当写指针写完位置500万时，下一个位置为位置1，Data和Flag的值为5000001，同时覆盖原位置1的Data和Flag数据，即写指针在循环写数据时，写入的数值是持续递增的，环形共享内存中Data和Flag的数值变化如表1所示:表1 内存中的数值 位置1的值位置2的值位置N的值位置5000000的值第1轮12N5000000第2轮1＋50000002＋5000000N＋50000005000000＋5000000第M轮1＋5000000*（M
‑
1）2＋5000000*（M
‑
1）N＋5000000*（M
‑
1）5000000＋5000000*（M
‑
1）
（2）内存数据的读取读进程负责读取内存中的数据，同时，通过对Flag和Data的数据检查，完成对程序运行状态的验证，判断进程运行过程中程序是否发生了指令重排，读进程使用读指针操作
共享内存，在读进程中设置一个变量为preData，初始化为0，该值记录每次读进程获取到的内存位置中的Data值，供读进程进行数据正确性判断。
[0019]参见图3，图3为正常的读取过程图，在进程模型的操作流程中，写进程在完成Data变量的赋值之后，再完成Flag变量的赋值，读进程在判断Flag变量就绪后，再读取Data变量，当读指针当前读取的Data和PreData的差值为1，即Data
‑
preData=1时，表示读取的数值正确，指令执行正常。
[0020]否则参见图4，图4为异常的读取过程图，表示读取数据异常，发生了指令重排，同时错误预期内读取的Data和preData的差值
‑
4999999，即当前读指针获取Data的是上一轮的数据值，而Flag为当前这一轮的值，在异常的数据读取过程中，读进程在进行数据读取的那一时刻，读指针和写指针指向内存中的同一结构体，并且同时对内存进行操作。
[0021]为了验证上述方法，进行如下实施例验证。
实施例
[0022]实施环境：操作系统：OpenVMS V8.4
‑
2L1;CPU:HP Integrity BL860ci6;程序开发语言：C语言。
[0023]实施过程：编写读写进程程序代码，其中读进程进行共享内存的创建。
[0024]验证时，先将实施环境中的共享内存清空，关闭其他的应用进程，读进程优先启动运行，启动完成后再启动运行写进程。
[0025]在实验环境执行读写进程验证程序，查看实验结果，读进程如发生异常读取，则在终端屏显上打印相关日志，如进程执行时在一定的时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种跨平台的程序指令重排的验证方法，其特征在于将两个应用进程对同一块共享内存读写并发操作，运行时写进程在某地址写数据时，读进程在该地址上追赶到写进程进行读操作；具体方法如下：写进程程序，主流程中执行两个步骤：先进行Data变量赋值操作，后进行Flag变量的赋值操作；读进程程序，主流程中执行两个步骤：先判断Flag变量是否就绪；就绪后再进行Data变量的读操作，然后检查Data值和上一次读取值preData之差，差值不为1则表示指令重排。2.如权利要求1所述的一种跨平台的程序指令重排的验证方法，其特征在于所述应用进程中的变量Data和Flag在内存实现中组成程序操作的最小单元，以便读写进程的使用，因此程序中使用结构体将两个变量组合成逻辑上的整体。3.如权利要求1所述的一种跨平台的程序指令重排的验证方法，其特征在于所述共享内存是一块大小固定且连续的共享内存，形同一块连续的数组。...

【专利技术属性】
技术研发人员：束长栋，廖球，
申请(专利权)人：上交所技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：