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Caractérisation de la sûreté de fonctionnement des systèmes d'exploitation en présence de pilotes défaillants

Albinet, Arnaud (2005) Caractérisation de la sûreté de fonctionnement des systèmes d'exploitation en présence de pilotes défaillants. (Characterisation of the operating systems dependability within faulty drivers.)

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Abstract

Les pilotes de périphériques composent désormais une part essentielle des systèmes d’exploitation. Plusieurs études montrent qu’ils sont fréquemment à l’origine des dysfonctionnements des systèmes opératoires. Dans ce mémoire, nous présentons une méthode pour l’évaluation de la robustesse des noyaux face aux comportements anormaux des pilotes de périphériques. Pour cela, après avoir analysé et précisé les caractéristiques des échanges entre les pilotes et le noyau (DPI - Driver Programming Interface), nous proposons une technique originale d’injection de fautes basée sur la corruption des paramètres des fonctions manipulées au niveau de cette interface. Nous définissons différentes approches pour l’analyse et l’interprétation des résultats observés pour obtenir des mesures objectives de sûreté de fonctionnement. Ces mesures permettent la prise en compte de différents points de vue afin de répondre aux besoins réels de l’utilisateur. Enfin, nous illustrons et validons l’applicabilité de cette méthode par sa mise en oeuvre dans le cadre d’un environnement expérimental sous Linux. La méthode proposée contribue à la caractérisation de la sûreté de fonctionnement des noyaux vis-à-vis des défaillances des pilotes du système. L’impact des résultats est double : a) permettre au développeur de tels logiciels d’identifier les faiblesses potentielles affectant la sûreté de fonctionnement du système, b) aider un intégrateur dans le choix du composant le mieux adapté à ses besoins. ABSTRACT : Device drivers are becoming the most significant part of operating system kernels. Several studies have shown that such drivers are the most important source for operating system malfunctions. In this dissertation, we develop a method for objectively characterizing the impact of faulty drivers on the robustness of the kernels. First, elaborating on the analysis and specification of the way device drivers interact with the kernel (DPI - Driver Programming Interface), we propose a novel technique based on a series of controlled experiments using fault injection targeting the kernel core function parameters. We are also defining various approaches for analysing and interpreting the observed results to derive sensible dependability measures that accommodate various points of view in order to meet the real needs of the user of the method. Finally, experiments targeting the Linux kernel are reported that illustrate and validate the method. The proposed method contributes to the dependability characterization of kernels with respect to faulty drivers of the system. The impact of the results is twofold: a) allow the developer of such software components to identify the potential weaknesses that may impair dependability, b) support an integrator in selecting of the best component suited to its needs.

Department or laboratory:Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes - LAAS (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Arlat, Jean
Uncontrolled Keywords:Système d’exploitation - Sûreté de fonctionnement - Pilotes de périphériques - Expériences contrôlées - Injection de fautes. KEYWORDS : Operating systems - Dependability - Device drivers - Controlled experiments – Fault injection.
Subjects:Computer science > Computer science and telecommunications
Deposited On:15 September 2005

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