Raphaël Jakse - Vérification Interactive de propriété à l'exécution

Les ordinateurs sont partout. Nous leur faisons confiance pour un grand, et grandissant, nombre de tâches, parmi lesquelles certaines sont critiques. Les conséquences des bogues logiciels sont diverses, de l'agacement léger à la mort de plusieurs personnes. Ainsi, il est important de s'assurer que les logiciels sont fiables.

Corriger les bogues est une activité très chronophage du processus de développement logiciel. Dans cette thèse, nous présentons la vérification interactive à l'exécution, qui combine la vérification à l'exécution et le débogage interactif. La vérification à l'exécution est une méthode formelle pour étudier le comportement d'un système à l'exécution. Elle consiste à faire correspondre des traces d'exécutions d'un système avec des propriétés comportementales.
Ces propriétés font partie des spécifications du système. Le débogage interactif consiste à étudier un système durant son exécution pour comprendre ses bogues et les corriger en inspectant interactivement son état interne. La vérification interactive à l'exécution a pour objectif de rendre le débogage interactif moins fastidieux et plus systématique en s'appuyant sur les aspects automatiques et rigoureux de la vérification à l'exécution. Nous avons pour but de faciliter la partie débogage du processus de développement logiciel. Nous définissons une manière efficace et pratique de vérifier des propriétés comportementales automatiquement sur un programme en utilisant un débogueur interactif. Nous rassemblons la détection et la compréhension de bogues dans une méthodologie intégrée, en guidant le débogage interactif avec la vérification à l'exécution.

Nous fournissons un modèle formel pour les programmes vérifiés interactivement à l'exécution. Nous modélisons l'exécution d'un programme en train d'être débogué, composé avec un moniteur (pour l'émission de verdicts) et un scénario (pour conduire la session de débogage). Nous fournissons des garanties sur la validité des verdicts produits par le moniteur en nous appuyant sur une relation de simulation faible entre le programme initial et le programme vérifié interactivement. De plus, nous fournissons une vue algorithmique du modèle adaptée à l'écriture d'implémentations. Nous introduisons ensuite un cadre et une architecture distribuée pour la vérification interactive à l'exécution. Cela permet de vérifier plusieurs propriétés simultanément et de déboguer un système distribué, composé de multiples processus communicant. Les moniteurs, le scénario et les programmes débogués eux-mêmes s'exécutent de façon distribuée en utilisant un protocole que nous avons vérifié avec le vérificateur de modèles SPIN. Notre architecture distribuée est conçue pour s'adapter à des composants existants.

Nous présentons Verde, une implémentation de la vérification interactive à l'exécution. Une première version est basée sur le débogueur GNU (GDB) pour vérifier interactivement des programmes C et C++. Une deuxième version, Dist-Verde, est une implémentation de notre architecture distribuée compatible avec les programmes C et C++ à travers GDB et les programmes Java à travers JDB, le débogueur Java.

Nous présentons des expérimentations en utilisant Verde, évaluant l'utilité de l'approche et les performances de notre implémentation. Nos résultats montrent que la vérification interactive à l'exécution est applicable dans une variété de cas et aide à étudier les bogues.