解決多核安全認(rèn)證挑戰(zhàn)

多核系統(tǒng)仍然是軍事和航空航天領(lǐng)域的一個(gè)有吸引力的選擇，這已經(jīng)不是什么秘密了。隨著嵌入式系統(tǒng)尺寸、重量和功耗 （SWaP） 的減小，依賴多核系統(tǒng)的推動(dòng)力仍在繼續(xù)。

原因不難理解。同一芯片上的雙核可提高性能，而無(wú)需增加功率或增加尺寸或重量。減少芯片數(shù)量等于減少物理空間 - 例如，有助于安裝在飛機(jī)上的狹小空間中，或用于偵察任務(wù)中的士兵手持設(shè)備。不要介意減少的功率、熱量等。你知道好處！

然而，在軍事/航空航天市場(chǎng)，測(cè)試和認(rèn)證多核系統(tǒng)的挑戰(zhàn)總是抵消了明顯的好處 - 特別是在試圖滿足DO-178標(biāo)準(zhǔn)時(shí)。從單核轉(zhuǎn)向多核（并行處理）的相同優(yōu)勢(shì)也增加了挑戰(zhàn)。

安全關(guān)鍵型測(cè)試的動(dòng)態(tài)

在研究多核挑戰(zhàn)之前，我們需要了解安全關(guān)鍵開發(fā)的典型動(dòng)態(tài)，這些動(dòng)態(tài)必須在系統(tǒng)級(jí)別進(jìn)行測(cè)試。這是挑戰(zhàn)開始的時(shí)候。目標(biāo)系統(tǒng)永遠(yuǎn)不會(huì)具有與開發(fā)平臺(tái)相同的內(nèi)存和運(yùn)行時(shí)性能。證明結(jié)構(gòu)覆蓋所需的代碼檢測(cè)往往會(huì)使系統(tǒng)陷入困境，尤其是在需要板載 I/O 來(lái)導(dǎo)出測(cè)試結(jié)果的情況下。

由于對(duì)系統(tǒng)性能的影響，由于目標(biāo)資源有限，通常無(wú)法對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行整體檢測(cè)。通常通過(guò)一次驗(yàn)證和分析一個(gè)組件的代碼，然后聚合結(jié)果來(lái)解決此限制。

在安全關(guān)鍵領(lǐng)域，由于所使用的處理器和工具鏈通常不是最新的，因此具有更大的資源限制，因此這種循序漸進(jìn)的過(guò)程更具挑戰(zhàn)性。因此，傳統(tǒng)流程要求對(duì)每個(gè)組件重復(fù)系統(tǒng)級(jí)測(cè)試，從而大大延長(zhǎng)了整體驗(yàn)證計(jì)劃。

多核提升認(rèn)證賭注

在多核系統(tǒng)上進(jìn)行測(cè)試使這些挑戰(zhàn)進(jìn)一步復(fù)雜化。當(dāng)多個(gè)進(jìn)程在不同的內(nèi)核上運(yùn)行時(shí)，有效收集結(jié)構(gòu)覆蓋數(shù)據(jù)可能會(huì)受到并發(fā)性、可靠性和穩(wěn)健性障礙的阻礙。

例如，創(chuàng)建線程安全檢測(cè)數(shù)據(jù)記錄函數(shù)的典型方法依賴于使用同步對(duì)象（如互斥鎖）。這可確保一次只有一個(gè)進(jìn)程可以執(zhí)行數(shù)據(jù)記錄代碼;執(zhí)行函數(shù)的第一個(gè)進(jìn)程“抓取”互斥鎖，阻止任何其他嘗試使用同一函數(shù)的進(jìn)程執(zhí)行。

一旦第一個(gè)函數(shù)完成了數(shù)據(jù)記錄過(guò)程，它就會(huì)“釋放”互斥鎖，執(zhí)行列表中的下一個(gè)進(jìn)程會(huì)“抓取”它并繼續(xù)處理。對(duì)于多核系統(tǒng)的所有并發(fā)進(jìn)程，不難看出這種切換方法可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)性能產(chǎn)生不利影響。

新的輕量級(jí)檢測(cè)解決了問(wèn)題

隨著開發(fā)進(jìn)度越來(lái)越緊，以及行業(yè)對(duì)降低嵌入式系統(tǒng)SWaP的推動(dòng)，傳統(tǒng)儀器和數(shù)據(jù)收集技術(shù)的內(nèi)存和運(yùn)行時(shí)開銷已成為生產(chǎn)力和應(yīng)用性能的障礙。傳統(tǒng)的儀器和數(shù)據(jù)收集技術(shù)在越來(lái)越多地用于滿足SWaP要求的多核系統(tǒng)的情況下根本不可行。

滿足安全關(guān)鍵行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的驗(yàn)證要求要求所有測(cè)試都在系統(tǒng)級(jí)對(duì)最終系統(tǒng)硬件執(zhí)行，并且必須通過(guò)使用結(jié)構(gòu)覆蓋分析來(lái)證明測(cè)試完整性。

新的輕量級(jí)儀器技術(shù)解決了這兩個(gè)目標(biāo)。在我的下一篇文章中，我將研究一些有希望的突破，以經(jīng)濟(jì)高效地測(cè)試多核系統(tǒng)，以滿足安全關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。

審核編輯：郭婷