[发明专利]一种面向完全正则时序逻辑性质的高效运行时监控方法

说明书

本发明公开了一种面向完全正则时序逻辑性质的高效运行时监控方法，包括：采用MSVL语言编写待监控程序，得到MSVL程序；采用PPTL公式形式化描述待验证的时序逻辑性质；针对PPTL公式中涉及的与MSVL程序有关的程序变量，对MSVL程序进行插桩；根据MSVL程序在动态执行过程中生成的状态序列，检测MSVL程序的实时运行状态，并根据检测结果判断MSVL程序的运行状态是否满足待验证的时序逻辑性质。本发明提供的利用分布式架构的运行时监控方法可用于对MSVL程序的完全正则时序逻辑性质的正确性检测，使得MSVL程序的动态执行状态能够得到及时检测，有效地保障了MSVL程序的可靠性和安全性。

技术领域

本发明属于计算机技术领域，具体涉及一种面向完全正则时序逻辑性质的高效运行时监控方法。

背景技术

近年来，程序的代码级验证方法引起了越来越多的关注。静态分析和运行时监控是两种使用最为广泛的方法。其中，静态分析工具如BLAST、SLAM、CPAchecker和CBMC，能够检测程序中错误标签的可达性，以保证程序的安全性。然而，在许多情况下，有必要检查除安全特性外的其他时序逻辑性质。为此，在最近开发的工具T2和LTLAutomizer中，能够支持更多种类的时序逻辑性质。在这些工具中，需要首先用专门的建模语言重写原始程序，然后验证转换后模型的时序逻辑性质。但普遍面临的状态爆炸问题使得上述静态分析方法难以用于大规模程序的验证。此外，由于缺乏详细的动态执行信息，在实际应用中，静态分析方法无法避免误报情况的发生。

作为一种轻量级的形式化验证技术，运行时监控能够检查一个受监控程序的动态执行是否符合期望。与传统的测试技术相比，运行时监控支持复杂的时序逻辑性质，而测试的目的是通过测试检查程序的输出是否与预测的一致，因此运行时监控优于测试，能够检测出范围更广的程序运行时错误。监控效率和监控范围作为运行时监控最为重要的两个方面，如何以更高效的方式监控表达能力更强的时序逻辑性质一直是运行时监控的重点，解决该问题能够使得运行时监控快速发现真实大规模工业级程序的动态运行时错误。

在现有的运行时监控工具中，LTL(Linear-time Temporal Logic，线性时序逻辑)和CTL(Computation Tree Logic，计算树逻辑)常被用于表示所要验证的时序逻辑性质。然而，这些逻辑的表达能力不够强大，无法精确地描述至少两种常见性质：与区间相关的时序逻辑性质和周期性重复的时序逻辑性质。在运行时监控效率方面，由于程序的运行时监控需要消耗大量的内存资源和计算资源，目前基于单台设备的运行时监控方法的验证效率提升受限，因此有必要利用分布式架构，使不同的分布式设备能够以协作和并行的方式工作，充分利用现有的内存资源和计算资源，进一步提高验证效率。

综上所述，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)用于描述待验证性质的时序逻辑语言表达能力有限；

(2)基于单台设备的运行时监控方法的效率有待提升。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种面向完全正则时序逻辑性质的高效运行时监控方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供一种面向完全正则时序逻辑性质的高效运行时监控方法，包括：

采用MSVL语言编写待监控程序，得到MSVL程序；

采用PPTL公式形式化描述待验证的时序逻辑性质；

针对PPTL公式中涉及的与MSVL程序有关的程序变量，对MSVL程序进行插桩；

根据所述MSVL程序在动态执行过程中生成的状态序列，检测所述MSVL程序的实时运行状态，并根据检测结果判断MSVL程序的运行状态是否满足所述待验证的时序逻辑性质。

在本发明的一个实施例中，所述采用MSVL语言编写待监控程序，得到MSVL程序的步骤，包括：