Verifying a stack with hazard pointers in temporal logic

  • A significant problem of lock-free concurrent data structures in an environment without garbage collection is to ensure safe memory reclamation of objects that are removed from the data structure. An elegant solution to this problem is Michael's hazard pointers method, but the verification of a simple lock-free stack with hazard pointers is challenging. This work contributes to the formal verification of lock-free algorithms. Using the temporal logic framework of the interactive prover KIV, we intuitively verify correctness and liveness of a lock-free stack with hazard pointers. The proof exploits the algorithm's symmetry and requires neither additional history variables nor temporal past operators to describe inter-process interference. Moreover, the verification shows a relation between hazard pointers and garbage collection, which makes it possible to reuse the verification conditions from the simpler proof under garbage collection.
  • Die Arbeit beschreibt die intuitive, formale Verifikation eines lock-freien Stacks mit Hazard Pointer. Im Gegensatz zu vorherigen Beweisen werden dabei weder zusätzliche History-Variablen, noch vergangenheitsorientierte Argumente verwendet. Es wird die Symmetrie der Speicherverwaltungstechnik "Hazard Pointer" sowie deren Beziehung zu Garbage Collection aufgezeigt.

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Metadaten
Author:Bogdan Tofan, Gerhard SchellhornGND, Wolfgang ReifGND
URN:urn:nbn:de:bvb:384-opus4-12069
Frontdoor URLhttps://opus.bibliothek.uni-augsburg.de/opus4/1497
Series (Serial Number):Reports / Technische Berichte der Fakultät für Angewandte Informatik der Universität Augsburg (2011-08)
Publisher:Universität Augsburg
Place of publication:Augsburg
Type:Report
Language:English
Year of first Publication:2011
Publishing Institution:Universität Augsburg
Release Date:2011/03/18
Tag:Linearisierbarkeit
temporal logic; rely-guarantee; hazard pointers; linearizability; lock-freedom
GND-Keyword:Verifikation; Temporale Logik; Rely-Guarantee-Methode
Institutes:Fakultät für Angewandte Informatik
Fakultät für Angewandte Informatik / Institut für Informatik
Fakultät für Angewandte Informatik / Institut für Software & Systems Engineering
Fakultät für Angewandte Informatik / Institut für Informatik / Lehrstuhl für Softwaretechnik
Dewey Decimal Classification:0 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke / 00 Informatik, Wissen, Systeme / 004 Datenverarbeitung; Informatik
Licence (German):Deutsches Urheberrecht