1. Verifying a Concurrent Garbage Collector using a Rely-Guarantee Methodology
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Gustavo Petri, David Cachera, Delphine Demange, Jan Vitek, David Pichardie, Yannick Zakowski, Suresh Jagannathan, Software certification with semantic analysis (CELTIQUE), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut de Recherche en Informatique Fondamentale (IRIF (UMR_8243)), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Computer Science [Purdue], Purdue University [West Lafayette], Northeastern University [Boston], ANR 14-CE28-0004, NSF CCF- 1318227, CCF-1544542, SHF-1518844, ONR N00014-15-1-2332, ANR-14-CE28-0004,DISCOVER,Représentations Intermédiaires et Sémantiques de la Concurrence pour les Compilateurs Vérifiés(2014), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
- Subjects
Soundness ,Intermediate language ,Computer science ,Programming language ,Concurrent data structure ,Proof assistant ,[SCCO.COMP]Cognitive science/Computer science ,020207 software engineering ,0102 computer and information sciences ,02 engineering and technology ,computer.software_genre ,01 natural sciences ,010201 computation theory & mathematics ,TheoryofComputation_LOGICSANDMEANINGSOFPROGRAMS ,0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering ,Compiler ,computer ,Garbage collection ,Program logic - Abstract
International audience; Concurrent garbage collection algorithms are an emblematic challenge in the area of concurrent program verification. In this paper, we address this problem by proposing a mechanized proof methodology based on the popular Rely-Guarantee (RG) proof technique. We design a specific compiler intermediate representation (IR) with strong type guarantees, dedicated support for abstract concurrent data structures, and high-level iterators on runtime internals. In addition, we define an RG program logic supporting an incremental proof methodology where annotations and invariants can be progressively enriched.We formalize the IR, the proof system, and prove the soundness of the methodology in the Coq proof assistant. Equipped with this IR, we prove a fully concurrent garbage collector where mutators never have to wait for the collector.
- Published
- 2017
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