[发明专利]基于多Agent分布式调度的并行符号执行系统

摘要

本发明公开了一种基于多Agent调度的并行符号执行系统，包括：分布式调度与监控单元，用于对执行迹生成单元、符号执行单元和约束求解单元实现流水线并行调度，使得系统并行运行程度提高，负载均衡；执行迹生成单元，用于将具体输入驱动被测程序实际执行，检测是否产生异常，同时记录程序执行指令序列，通过分析转换生成中间语言表示形式的程序执行迹；符号执行单元，用于对程序执行迹进行符号化模拟执行，收集路径分支的约束条件，生成相应的约束表达式；约束求解单元，用于对约束表达式进行深度优先取反求解，生成新的输入样本，同时对取反的表达式进行标记，避免重复路径分析。本发明实现的任务调度策略可以实现流水并行，防止仅以程序执行子树为调度负载带来的负载不均衡问题。

主权项

1.一种基于多Agent调度的并行符号执行系统，包括分布式调度与监控单元（10）、执行迹生成单元（11）、符号执行单元（12）和约束求解单元（13）；其特征在于：所述的分布式调度与监控单元（10）用于任务的分配调度，监控执行迹生成单元（11）、符号执行单元（12）和约束求解单元（13）的节点空闲状态，以维持负载均衡；所述的分布式调度与监控单元（10）包括：任务分配模块（101）、节点状态监控模块（102）、输入样本队列（103）、约束表达式队列（104）和执行迹队列（105）；其中，任务分配模块（101）用于将输入样本队列（103）、约束表达式队列（104）和执行迹队列（105）中的工作任务分配到执行迹生成单元（11）、符号执行单元（12）和约束求解单元（13）3个工作单元进行执行，并从该3个工作单元收集产生的产品放入相应的3个任务队列；节点状态监控模块（102）用于监视探测执行迹生成单元（11）、符号执行单元（12）和约束求解单元（13）中工作节点的闲/忙状态；输入样本队列（103）用于存储约束求解单元（13）生成的测试样本；约束表达式队列（104）用于存储符号执行单元（12）生成的约束表达式；执行迹队列（105）用于存储执行迹生成单元（11）生成的中间表示形式的程序执行指令流记录；所述的执行迹生成单元（11）包括多个执行迹生成节点（111），每个节点结构功能完全相同，可以独立执行相关功能，且都包括1个Agent（1111）用于与分布式调度与监控单元（10）通信；所述的执行迹生成节点（111）用于将具体输入驱动被测程序实际执行，检测是否产生异常，同时记录程序执行指令序列，通过分析转换生成中间语言表示形式的程序执行迹；所述的符号执行单元（12）包括多个符号执行节点（121），每个节点结构功能完全相同，可以独立执行相关功能，且都包括1个Agent（1211）用于与分布式调度与监控单元（10）通信；所述的符号执行节点（121）用于对程序执行迹进行符号化模拟执行，收集路径分支的约束条件，生成相应的约束表达式；所述的约束求解单元（13）包括多个约束求解节点（131），每个节点结构功能完全相同，可以独立执行相关功能，且都包括1个Agent（1311）用于与分布式调度与监控单元（10）通信；所述的约束求解节点（131）用于对约束表达式进行深度优先取反求解，生成新的输入样本；同时，对取反的表达式进行标记，传回分布式调度与监控单元（10）中的约束表达式队列（104）；所述的分布式调度与监控单元（10）的具体工作方法包含以下步骤：步骤一、节点状态监控模块（102）探测各个工作节点的闲/忙状态，如果存在执行迹生成节点（111）处于空闲，转入步骤二；如果存在符号执行节点（121）处于空闲，转入步骤三；如果存在约束求解节点（131）处于空闲，转入步骤四；如果不存在空闲状态节点，继续等待；步骤二、任务分配模块（101）检查输入样本队列（103）是否为空，如果为空，继续等待；否则，从输入样本队列（103）取出一个输入样本传给Agent（1111）；步骤三、任务分配模块（101）检查执行迹队列（105）是否为空，如果为空，继续等待；否则，从执行迹队列（105）取出一个执行迹传给Agent（1211）；步骤四、任务分配模块（101）检查约束表达式队列（104）是否为空，如果为空，继续等待；否则，从约束表达式队列（104）取出一个约束求解表达式传给Agent（1311）；步骤五、如果输入样本队列（103）、约束表达式队列（104）和执行迹队列（105）均为空，并且执行迹生成节点（111）、符号执行节点（121）和约束求解节点（131）全部为空闲状态，则全部测试任务完成。