Memory management errors in concurrent software running on multi-core architectures can be difficult and costly to detect and repair. Examples of errors are usage of uninitialized memory, memory leaks, and data corruptions due to unintended overwrites of data that are not owned by the writing entity. If memory management errors could be detected at an early stage, for example when using a simulator before the software has been delivered and integrated in a product, significant savings could be achieved. This thesis investigates and develops methods for detection of usage of uninitialized memory in software that runs on a virtual hardware platform. The virtual hardware platform has models of Ericsson Radio Base Station hardware for baseband processing and digital radio processing. It is a bit-accurate representation of the underlying hardware, with models of processors and peripheral units, and it is used at Ericsson for software development and integration. There are tools available, such as Memcheck (Valgrind), and MemorySanitizer and AddressSanitizer (Clang), for memory management error detection. The features of such tools have been investigated, and memory management error detection algorithms were developed for a given processor’s instruction set. The error detection algorithms were implemented in a virtual platform, and issues and design considerations reflecting the application-specific instruction set architecture of the processor, were taken into account. A prototype implementation of memory error presentation with error locations mapped to the source code of the running program, and presentation of stack traces, was done, using functionality from a debugger. An experiment, using a purpose-built test program, was used to evaluate the error detection capability of the algorithms in the virtual platform, and for comparison with the error detection capability of Memcheck. The virtual platform implementation detects all known errors, except one, in the program and reports them to the user in an appropriate manner. There are false positives reported, mainly due to the limited awareness about the operating system used on the simulated processor / Minneshanteringsfel i parallell mjukvara som exekverar på flerkärniga arkitekturer kan vara svåra att detektera, samt kostsamma att åtgärda. Exempel på fel kan vara användning av ej initialiserat minne, minnesläckage, samt att data blir överskrivna av en process som inte är ägare till de data som skrivs över. Om minneshanteringsfel kan detekteras i ett tidigt skede, t ex genom att använda en simulator, som körs innan mjukvaran har levererats och integrerats i en produkt, skulle man kunna erhålla signifikanta kostnadsbesparingar. Detta examensarbete undersöker och utvecklar metoder för detektion av ej initialiserat minne i mjukvara som körs på en virtuell plattform. Den virtuella plattformen innehåller modeller av delar av den digitala hårdvara, för basband och radio, som finns i en Ericsson radiobasstation. Modellerna är bit-exakta representationer av motsvarande hårdvarublock, och innefattar processorer och periferienheter. Den virtuella plattformen används av Ericsson för utveckling och integration av mjukvara. Det finns verktyg, exempelvis Memcheck (Valgrind), samt MemorySanitizer och AddressSanitizer (Clang), som kan användas för att detektera minneshanteringsfel. Egenskaper hos sådana verktyg har undersökts, och algoritmer för detektion av minneshanteringsfel har utvecklats, för en specifik processor och dess instruktioner. Algoritmerna har implementerats i en virtuell plattform, och kravställningar och design-överväganden som speglar den tillämpnings-specifika instruktionsrepertoaren för den valda processorn, har behandlats. En prototyp-implementation av presentation av minneshanteringsfel, där källkodsraderna samt anropsstacken för de platser där fel har hittats pekas ut, har utvecklats, med användning av en debugger. Ett experiment, som använder sig av ett för ändamålet utvecklat program, har använts för att utvärdera feldetektions-förmågan för de algoritmer som implementerats i den virtuella plattformen, samt för att jämföra med feldetektions-förmågan hos Memcheck. De algoritmer som implementerats i den virtuella plattformen kan, för det program som används, detektera alla kända fel, förutom ett. Algoritmerna rapporterar också falska felindikeringar. Dessa rapporter är huvudsakligen ett resultat av att den aktuella implementationen har begränsad kunskap om det operativsystem som används på den simulerade processorn.

Given the current state of input/output (I/O) and storage devices in petascale systems, incremental solutions would be ineffective when implemented in exascale environments. According to the "The International Exascale Software Roadmap", by Dongarra, et al. existing I/O architectures are not sufficiently scalable, especially because current shared file systems have limitations when used in large-scale environments. These limitations are: Bandwidth does not scale economically to large-scale systems, I/O traffic on the high speed network can impact on and be influenced by other unrelated jobs, and I/O traffic on the storage server can impact on and be influenced by other unrelated jobs. Future applications on exascale computers will require I/O bandwidth proportional to their computational capabilities. To avoid these limitations C. Filippidis, C. Markou, and Y. Cotronis proposed the IKAROS framework. In this thesis project, the capabilities of the publicly available elastic-transfer (eT) module which was directly derived from the IKAROS, will be expanded. The eT uses Google’s Gmail service as an utility for efficient meta-data management. Gmail is based on the IMAP protocol, and the existing version of the eT framework implements the Internet Message Access Protocol (IMAP) client-server connection through the ‘‘Inbox’’ module from the Node Package Manager (NPM) of the Node.js programming language. This module was used as a proof of concept, but in a production environment this implementation undermines the system’s scalability and there is an inefficient allocation of the system’s resources when a large number of concurrent requests arrive at the eT′s meta-data server (MDS) at the same time. This thesis solves this problem by adopting an asynchronous non-blocking event driven approach to implement the IMAP client-server connection. This was done by integrating and modifying the ‘‘Imap’’ NPM module from the NPM repository to suit the eT framework. Additionally, since the JavaScript Object Notation (JSON) format has become one of the most widespread data-interchange formats, eT′s meta-data scheme is appropriately modified to make the system’s meta-data easily parsed as JSON objects. This feature creates a framework with wider compatibility and interoperability with external systems. The evaluation and operational behavior of the new module was tested through a set of data transfer experiments over a wide area network environment. These experiments were performed to ensure that the changes in the system’s architecture did not affected its performance. / Givet det nuvarande läget för input/output (I/O) och lagringsenheter för system i peta-skala, skulle inkrementella lösningar bli ineffektiva om de implementerades i exa-skalamiljöer. Enligt ”The International Exascale Software Roadmap”, av Dongarra et al., är nuvarande I/O-arkitekturer inte tillräckligt skalbara, särskilt eftersom nuvarande delade filsystem har begränsningar när de används i storskaliga miljöer. Dessa begränsningar är: Bandbredd skalar inte på ett ekonomiskt sätt i storskaliga system, I/O-trafik på höghastighetsnätverk kan ha påverkan på och blir påverkad av andra orelaterade jobb, och I/O-trafik på lagringsservern kan ha påverkan på och bli påverkad av andra orelaterade jobb. Framtida applikationer på exa-skaladatorer kommer kräva I/O-bandbredd proportionellt till deras beräkningskapacitet. För att undvika dessa begränsningar föreslog C. Filippidis, C. Markou och Y. Cotronis ramverket IKAROS. I detta examensarbete utökas funktionaliteten hos den publikt tillgängliga modulen elastic-transfer (eT) som framtagits utifrån IKAROS. Den befintliga versionen av eT-ramverket implementerar Internet Message Access Protocol (IMAP) klient-serverkommunikation genom modulen ”Inbox” från Node Package Manager (NPM) ur Node.js programmeringsspråk. Denna modul användes som ett koncepttest, men i en verklig miljö så underminerar denna implementation systemets skalbarhet när ett stort antal värdar ansluter till systemet. Varje klient begär individuellt information relaterad till systemets metadata från IMAP-servern, vilket leder till en ineffektiv allokering av systemets resurser när ett stort antal värdar är samtidigt anslutna till eT-ramverket. Denna uppsats löser problemet genom att använda ett asynkront, icke-blockerande och händelsedrivet tillvägagångssätt för att implementera en IMAP klient-serveranslutning. Detta görs genom att integrera och modifiera NPM:s ”Imap”-modul, tagen från NPM:s katalog, så att den passar eT-ramverket. Eftersom formatet JavaScript Object Notation (JSON) har blivit ett av de mest spridda formaten för datautbyte så modifieras även eT:s metadata-struktur för att göra systemets metadata enkelt att omvandla till JSON-objekt. Denna funktionalitet ger ett bredare kompatibilitet och interoperabilitet med externa system. Utvärdering och tester av den nya modulens operationella beteende utfördes genom en serie dataöverföringsexperiment i en wide area network-miljö. Dessa experiment genomfördes för att få bekräftat att förändringarna i systemets arkitektur inte påverkade dess prestanda.