基于并发错误模式的传感网程序动态测试工具的开发.pdf

暨南大学硕士学位论文
题名（中英对照）：
基于并发错误模式的传感网程序动态测试工具的开发
Development of a Dynamic Testing Tool for Sensor Network
Programs Based on Concurrent Bug Patterns
作者姓名：程明
指导教师姓名
及学位、职称：孙玉霞 博士、副教授
学科、专业名称：软件工程
学位类型：专业硕士学位
论文提交日期：2017 年 6 月 21 日
论文答辩日期：2017 年 6 月 7 日
答辩委员会主席：汤庸教授
论文评阅人：盲审
学位授予单位和日期：暨南大学 2017 年 6 月 26 日
独 创 性 声 明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研
究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表
或撰写过的研究成果，也不包含为获得 暨南大学 或其他教育机构的学位
或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论
文中作了明确的说明并表示谢意。
学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解 暨南大学 有关保留、使用学位论文的规
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暨南大学硕士学位论文
摘 要
近几年来，随着无线通信技术、微电子技术的不断进步，无线传感网络得到了
快速发展。然而，随着越来越多的 WSN 程序被部署到实际应用中，这些应用也常常
因为软件质量问题而产生不可预知的故障。TinyOS 系统是 WSN 节点级编程事实上
的标准平台。由于 TinyOS 程序复杂的系统并发模型，并发缺陷成为 TinyOS 程序中
常见却难以检测的缺陷。WSN 程序主要的功能包括对数据进行采集、转发和处理，
需要大量事件处理过程实例的协同工作以完成这些功能。事件处理过程实例是并发
交织地执行的，包括执行对共享变量读写和对共享信道的使用等。而事件处理过程
实例对这些共享资源的交织访问都可能导致传感网程序产生并发错误。
本文研究 TinyOS 程序中事件处理过程实例交织访问共享资源所引起的并发错
误，包括因共享内存位置和共享信道引起的并发错误。本文提出了一组描述这些并
发错误特征的错误模式，用以传感网程序并发错误的动态检测。本文实现了检测这
两类并发错误模式的算法，可以在 TinyOS程序运行时实时地识别所出现的并发错误。
本文基于此算法实现了一个 TinyOS 并发错误的动态测试工具，能可视化地报告被测
程序的错误模式和错误语句。在被测程序运行时，该工具追踪各个共享变量的访问
序列以及共享信道的使用情况，从而识别错误模式，并报告确定性的或可疑的并发
错误。对于每一个特定的错误模式，此工具还能定位错误到其所在的源码语句