Caching SMT Queries in SymDivine

Bc. Jan Mrázek

Bachelor's thesis

Anotácia:

Škálovatelnost nástrojů pro automatickou verifikaci softwaru je klíčový faktor pro použitelnost těchto nástrojů. Existuje mnoho způsobů, jak ji vylepšit. Obětování paměťové náročnosti za účelem ušetření času je jeden z možných přístupů, zejména pokud je procedura založena na rozhodování splnitelnosti logických formulí. Cacheování nekvantifikovaných SMT formulí je běžně používáno v symbolické exekuci. SymDIVINE je nástroj pro model checking paraleních C a C++ programů založený na control-explicit data-symbolic technice. Rozhodování splnitelnosti kvantifikovaných SMT formulí je centrální částí verifikace a zabírá nejvíce verifikačního času. Standardní techniky cacheování nefungují, jelikož formule v SymDIVINu jsou kantifikované. V této práci navrhujeme tzv. dependency-based cacheování, které umožňuje cacheování techto formulí. V rámci práce také poskytujeme implementaci této techniky a její experimentální vyhodnocení na široké škále benchmarků.

Abstract:

Scalability of automatic verification tools is a crucial factor for usability of such tools in practise. There are vast number of ways to improve it. Trading off space for time is one of a classic approaches to improving time efficiency of these tools, mainly used when constraints satisfiability checking plays a central role. Caching of quantifier-free Satisfiability Modulo Theories (SMT) queries is now widely used in the world of symbolic execution. SymDIVINE is a tool for bit-precise control-explicit data-symbolic model checking of parallel C and C++ programs. Quantified SMT queries for multi-state equality decisions play a central role in SymDIVINE and take most of the verification time. Standard caching techniques do not work due to the quantification. In this thesis we propose dependency-based caching for quantified SMT queries, that are used in SymDIVINE. We also demonstrate integration of it in SymDIVINE and provide experimental evaluation on a diverse set of benchmarks.

Keywords

Formal Verification, C, C++, LLVM, Model Checking, SMT, Caching, Implementaion

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 20. 5. 2016

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 23. 6. 2016
• Vedúci: prof. RNDr. Jiří Barnat, Ph.D.
• Oponent: RNDr. Martin Jonáš

Masaryk University

Faculty of Informatics

Bachelor programme / odbor:
Informatics / Parallel and Distributed Systems