Analysis of typical faults in Linux operating system drivers

Abstract

Аннотация. Быстрый темп развития ядра и драйверов операционной системы Linux, разрабатываемых большим распределенным сообществом программистов, привел к тому, что на сегодняшний день не существует единой базы правил, которые полностью описывают корректное взаимодействие драйверов и ядра. Это является препятствием, с одной стороны, для тех программистов, которые не обладают экспертными знаниями во всех особенностях данного взаимодействия; с другой стороны, для разработки и применения инструментов, которые могли бы находить соответствующие типовые ошибки автоматизированным образом. В данной статье предлагается методика выявления и классификации типовых ошибок и соответствующих им правил на основе изменений, вносимых в драйверы операционной системы Linux. В статье приводятся результаты применения данной методики, обсуждаются полученная классификация и распределение типовых ошибок по классам. Ключевые слова: операционная система; ядро; драйвер; правило взаимодействия; классификация ошибок.

Verification of Operating System Components

“…Since the code of 18 Khoroshilov A.V., Kuliamin V.V., Petrenko A.K.Verification of Operating System Components Linux drivers, which also works in kernel mode, is usually written by developers having good knowledge of hardware and not-so-good in rules of correct operation within Linux kernel, this naturally leads to the situation where more than a half of bugs detected in kernel is related with drivers code [22]. The similar relation is true for Windows OS [23].…”

On the Implementation of Data-Breakpoints Based Race Detection for Linux Kernel Modules

“…With the development of multicore and multiprocessor systems race condition related errors including the Linux Kernel, becomes even more important than before. For example in the study [1] it was concluded that the race conditions are the most frequent type of error in the Linux Kernel and make up about 17% of typical errors in the Linux Kernel (on the second and third place are specific objects leaks and null pointer dereference -9% both). The study was conducted by analyzing the comments to the changes in the Linux Kernel.…”

An Approach to Lightweight Static Data Race Detection

“…The most common causes of errors associated with the parallel execution of system code are data race conditions in which simultaneous access to shared data from multiple threads takes place. In particular the analysis of bug fixes for a year of Linux kernel development has shown that errors associated with data races are the most numerous class and make up 17% of typical errors [2].…”