Thèse soutenue

Vérification d'un glaneur de cellules concurrent
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Auteur / Autrice : Yannick Zakowski
Direction : David CacheraDavid Pichardie
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Informatique
Date : Soutenance le 19/12/2017
Etablissement(s) : Rennes, École normale supérieure
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : École normale supérieure - Rennes - Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires - Software certification with semantic analysis
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Daniel Hirschkoff, Francesco Zappa Nardelli, Olivier Ridoux
Rapporteurs / Rapporteuses : Marieke Huisman, Stephan Merz

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Les compilateurs modernes constituent des programmes complexes, réalisant de nombreuses optimisations afin d'améliorer la performance du code généré. Du fait de cette complexité, des bugs y sont régulièrement détecté, conduisant à l'introduction de nouveau comportement dans le programme compilé. En réaction, il est aujourd'hui possible de prouver correct, dans des assistants de preuve tels que Coq, des compilateurs optimisants pour des langages tels que le C ou ML. Transporter un tel résultat pour des langages haut-niveau tels que Java est néanmoins encore hors de portée de l'état de l'art. Ceux-ci possèdent en effet deux caractéristiques essentielles: la concurrence et un environnement d'exécution particulièrement complexe.Nous proposons dans cette thèse de réduire la distance vers la conception d'un tel compilateur vérifié en nous concentrant plus spécifiquement sur la preuve de correction d'un glaneur de cellules concurrent performant. Ce composant de l'environnement d'exécution prend soin de collecter de manière automatique la mémoire, en lieu et place du programmeur. Afin de ne pas générer un ralentissement trop élevé à l'exécution, le glaneur de cellules doit être extrêmement performant. Plus spécifiquement, l'algorithme considéré est dit «au vol»: grâce à l'usage de concurrence très fine, il ne cause jamais d'attente active au sein d'un fil utilisateur. La preuve de correction établit par conséquent que malgré l'intrication complexe des fils utilisateurs et du collecteur, ce dernier ne collecte jamais une cellule encore accessible par les premiers. Nous présentons dans un premier temps l'algorithme considéré et sa formalisation en Coq dans une représentation intermédiaire conçue pour l'occasion. Nous introduisons le système de preuve que nous avons employé, une variante issue de la logique «Rely-Guarantee», et prouvons l'algorithme correct. Raisonner simultanément sur l'algorithme de collection et sur l'implantation des structures de données concurrentes manipulées générerait une complexité additionnelle indésirable. Nous considérons donc durant la preuve des opérations abstraites: elles ont lieu instantanément. Pour légitimer cette simplification, nous introduisons une méthode inspirée par les travaux de Vafeiadis et permettant la preuve de raffinement de structures de données concurrentes dites «linéarisables». Nous formalisons l'approche en Coq et la dotons de solides fondations sémantiques. Cette méthode est finalement instanciée sur la principale structure de données utilisée par le glaneur de cellules.