Parallelisierung eines Software Modellprüfers für nebenläufige C++ Programme (PDF)

Inhaltsangabe:Einleitung:
Immer mehr Bereiche in unserem Leben werden durch Technik bestimmt. Musste man vor einiger Zeit den Wecker noch jeden Abend neu aufziehen, wechselt man heute nur ab und zu die Batterien. Die Zeit kommt, Atom-Uhr genau, per Funk. Baute man im Mittelalter Burgen ca. 30 km voneinander entfernt (dies entspricht der Distanz, die ein Mensch am Tag zu Fuß zurücklegen konnte) können wir heute nahezu jeden Ort der Welt innerhalb von 24 Stunden erreichen.
Nicht nur das Vordringen moderner Technik in immer mehr Lebensbereiche, auch die Weiterentwicklung dieser Technik, ob zur Steigerung der Lebensqualität oder zur Erhöhung der Sicherheit, stellt eine Herausforderung an Prüfmechanismen dar. Klingelt der Wecker morgens aufgrund eines Programmfehlers nicht, so ist dies nicht tragisch. Entscheidet aber eine Software aufgrund eines Modellierungsfehlers bei einer Landung eines Flugzeugs nicht zu bremsen, kann dieses sogar Menschenleben kosten.
Eine bis heute gängige Prüfmethode ist das Testen (Gelperin:Testing; Hetzel:Testing). Hierbei werden nach einem vorher bestimmten Ablaufplan nahezu alle Eigenschaften des Modells geprüft, die Prüfungen ausgewertet und gegebenenfalls Fehler eliminiert. Diese Methode ist nicht nur sehr zeitaufwändig, sondern auch nicht unbedingt zuverlässig. Da die Tests von Menschen ausgewählt werden, können unwahrscheinliche, jedoch fatale Fehler übersehen werden. Hinzu kommt der riesige Zeit- und Arbeitsaufwand, der nötig ist, um umfangreiche Software-Projekte zu überprüfen. Natürlich muss der Aufwand in nahezu gleichem Umfang wiederholt werden, falls ein Fehler entdeckt und entfernt wurde.
Bei Software, an die besonders hohe Sicherheitsanforderungen gestellt werden (zum Beispiel Software die in lebenserhaltenden Geräten eingesetzt wird) ist eine andere Vorgehensweise notwendig. Es werden Fehlerbedingungen in einer so genannten Metasprache definiert und die Software in diese Sprache übersetzt (Holzmann:Spin; ksu:bogor). Das so entstandene Modell kann nun von einem Modellprüfer (Clarke:ModelChecking) gelesen und bezüglich der Fehlerbedingungen verarbeitet werden. Verletzt die Software eine der Bedingungen so wird sie als Fehlerhaft eingestuft. Da die Übersetzung meist von Hand vorgenommen wird, entstehen zwei potentielle Quellen für falsche Testergebnisse. Erstens kann ein Fehler der während einer Prüfung diagnostiziert wurde, beim Übersetzten hinzugefügt worden sein. Zweitens ist es möglich, dass ein Fehler nicht [...]