中断驱动嵌入式系统数据竞争检测：一种静态分析方法

"该文介绍了一种针对中断驱动的嵌入式系统的数据竞争检测工具，旨在解决由于中断不确定性引发的安全和稳定性问题。文章提出了基于控制流图的静态检测方法，通过分析源代码，识别共享资源和中断使能操作，然后构建简要控制流图，并分析抢占关系，以找出可能产生竞争的执行序列。这种方法有助于检测潜在的数据竞争，明确故障路径，辅助软件测试人员进行问题定位和修复。" 在中断驱动的嵌入式系统中，中断机制是实现系统实时性和高效性的重要手段，但同时也引入了复杂性和不确定性。数据竞争，特别是在多线程或并发环境中，是这类系统中常见的问题，它可能导致程序行为异常，严重影响系统的稳定性和安全性。传统的数据竞争检测方法可能不适用于中断驱动的系统，因为中断可以随时发生，打断正常的执行流程，使得分析变得更加困难。 作者提出的静态检测方法首先对源代码进行预处理，识别出所有涉及共享资源的操作以及中断使能（enable）和禁用（disable）指令。这一步骤有助于理解程序中的同步和互斥行为。接着，利用这些信息构建简要控制流图（Simplified Control Flow Graph, SCFG），SCFG能够简化复杂的控制流，便于分析。通过对SCFG的分析，可以确定哪些代码路径可能存在抢占，即中断可能会在何时何地发生，进而可能导致数据竞争。 在SCFG中，通过分析抢占点和共享资源的访问顺序，可以推断出可能的竞争条件。这种方法的优势在于它能够在编译时进行，无需运行程序，因此可以在开发阶段就发现潜在问题，减少实际部署后的故障率。实验结果证明了该方法的有效性，它能够准确地检测出数据竞争，并提供故障路径信息，这对于软件调试和优化至关重要。 该研究为中断驱动的嵌入式系统提供了一种实用的数据竞争检测工具，对于提高这类系统的可靠性和安全性具有重要意义。通过静态分析和控制流图的方法，开发者可以更好地理解和预防中断引发的竞争问题，从而提升系统整体性能和稳定性。