Vector Clock 기반의 메모리 접근 부분순서 추적을 통한 SoC 이기종 환경에서의 원자성 위반 동적 검출
Dynamic Detection of Atomicity Violation via Vector Clock-Based Partial Order of Three Memory Accesses in Heterogeneous System within SoC
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초록
SoC 이기종 환경에서 발생하는 동시성 오류 중 원자성 위반(atomicity violation)을 동적으로 검출하기 위한 새로운 방법을 제안한다. 제안된 기법은 취약점 모델링을 통해 고안한 1V2C3A 모델에 기반하여 8가지 원자성 위반 패턴을 분류하고, vector clock 기반의 메모리 접근의 부분순서 추적을 통해 패턴들의 직렬화 가능성을 판단하여 원자성 위반을 동적으로 검출하는 알고리즘을 설계·구현하였다. 제안된 검출 도구는 자체 설계한 benchmark suite 및 실제 소프트웨어의 사례 연구를 통해 평가되었다. 기존의 동시성 오류 검출 도구들과 비교하여 높은 정밀도(precision), 재현율(recall), 정확도(accuracy) 및 F1 score를 기록함으로써 우수성을 확인하였고 실제 SoC 기반 이기종 시스템에서 신경망 모델 추론 소프트웨어에 적용한 결과, 잠재된 원자성 위반을 효과적으로 탐지하여 시스템 안정성 향상을 위한 실질적인 솔루션의 제공에 기여함으로써 실효성을 입증하였다.
Abstract
We propose a novel approach for the dynamic detection of atomicity violations in heterogeneous systems within a SoC. Our method is based on the 1V2C3A model, derived from vulnerability modeling, which classifies eight distinct atomicity violation patterns. By identifying the serializability of these patterns, we have designed and implemented an algorithm that dynamically detects atomicity violations via vector clock based partial order tracking of three memory accesses. The proposed detection tool was evaluated using a custom-designed benchmark suite as well as a case study on real-world software. Our experimental results demonstrate that the tool achieves high precision, recall, accuracy, and F1-score compared to existing detection tools. Moreover, it has proven to be an effective solution for detecting atomicity violations and enhancing system reliability when applied to neural network software in real SoC-based heterogeneous system.