用软件中断实现的Linux内核故障注入方法.pdf

Journal ofComputerApplications ISSN 10o1—9081 2014．．12．．15

计算机应用，2014，34(s2)：200—203 C0DENJYIIDU http：／／www．joca．en

文章编号：1001—9081(2014)s2—0200．04

用软件 中断实现的Linux内核故障注入方法

郭庆伟 。，杨麦顺 ，张 影 ，张兴军

(西安交通大学 电子与信息工程学院，西安710049)

( 通信作者电子邮箱 qqingweihao@163．coln)

摘 要：针对容错操作系统的可靠性评测问题，提出一种向Linux内核注入 “单个位”故障的方法。基于x86体系

结构中的软件中断机制，首先利用可加载内核模块机制在时钟 中断中设置一个探测点，然后将用户态的故障数据传

输到内核空间，最后利用一种 C／S结构的故障注入模型，分别向Linux内核的arch、fs、kernel和 mm四个子系统注入故

障(瞬时型、间歇型和永久型)6700余次。实验结果表明，与arch和fs子系统相比，kernel和mm子系统对故障的敏感

度较高，平均检测故障覆盖率达到38．23％；与数据段相比，内核代码段对故障的敏感度较高，平均检测故障覆盖率达

到73．49％，该方法提高了容错型操作系统可靠性评测的速度和准确度。

关键词：可靠性评测；软件中断；软件实现的故障注入；Linux内核

中图分类号：TP311．56 文献标志码：A

SoftwareinterruptimplementedfaultinjeetionmethodinLinuxkernel

GUOQingwei’，YANGMaishun，ZHANGYing，ZHANGXingjun

(SchoolofElectronicsandInformationEngineering，Xi'anJiaotongUniversity,Xi'anShaanxi710049，China)

Abstract：Aimingattheproblem ofevaluating the dependability offault—tolerantoperating system， aschemewas

proposedtoinjectsingle-bitfaultsintheLinuxkerne1．Basedonsoftwareinterrupttechnologyexistinginx86architecture，a

probepointwasfirstlyinstalledinthetimerinterruptusingloadablekernelmodule．Thenthefaultsdataweredeliveredfrom

userspacetokernelspace．Finallyabout6700faultsincludingtransient，intermittentandpemr anenttypewereconducted

targetingfourkernelsubsystems，i．e．arch，fs，kernelandmm，bymeansofaC／Sfaultinjectingmode1．Experiments

indicatethatcomparedwitharchandfssubsystems，thekernelandmm aremoresensitivetofaults，theaveragedetectionfault

coveragereaches38．23％ ．Comparedwithdatasegment，thecodesegmentismoresensitivetofaults，theaveragedetection

faultcoveragereaches73．49％ ．Thisschemeimprovesthespeedandaccuracywhenevaluatingthedependabilityofafult—