Documentation/rv: Prepare monitor synthesis document for LTL inclusion
authorNam Cao <namcao@linutronix.de>
Fri, 4 Jul 2025 13:20:02 +0000 (15:20 +0200)
committerSteven Rostedt (Google) <rostedt@goodmis.org>
Thu, 24 Jul 2025 14:42:46 +0000 (10:42 -0400)
Monitor synthesis from deterministic automaton and linear temporal logic
have a lot in common. Therefore a single document should describe both.

Change da_monitor_synthesis.rst to monitor_synthesis.rst. LTL monitor
synthesis will be added to this file by a follow-up commit.

This makes the diff far easier to read. If renaming and adding LTL info is
done in a single commit, git wouldn't recognize it as a rename, but a file
removal and a file addition.

While at it, correct the old dot2k commands to the new rvgen commands.

Cc: Masami Hiramatsu <mhiramat@kernel.org>
Cc: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@efficios.com>
Link: https://lore.kernel.org/d91c6e4600287f4732d68a014219e576a75ce6dc.1751634289.git.namcao@linutronix.de
Reviewed-by: Gabriele Monaco <gmonaco@redhat.com>
Signed-off-by: Nam Cao <namcao@linutronix.de>
Signed-off-by: Steven Rostedt (Google) <rostedt@goodmis.org>
Documentation/trace/rv/da_monitor_synthesis.rst [deleted file]
Documentation/trace/rv/index.rst
Documentation/trace/rv/monitor_synthesis.rst [new file with mode: 0644]

diff --git a/Documentation/trace/rv/da_monitor_synthesis.rst b/Documentation/trace/rv/da_monitor_synthesis.rst
deleted file mode 100644 (file)
index 0a92729..0000000
+++ /dev/null
@@ -1,147 +0,0 @@
-Deterministic Automata Monitor Synthesis
-========================================
-
-The starting point for the application of runtime verification (RV) techniques
-is the *specification* or *modeling* of the desired (or undesired) behavior
-of the system under scrutiny.
-
-The formal representation needs to be then *synthesized* into a *monitor*
-that can then be used in the analysis of the trace of the system. The
-*monitor* connects to the system via an *instrumentation* that converts
-the events from the *system* to the events of the *specification*.
-
-
-In Linux terms, the runtime verification monitors are encapsulated inside
-the *RV monitor* abstraction. The RV monitor includes a set of instances
-of the monitor (per-cpu monitor, per-task monitor, and so on), the helper
-functions that glue the monitor to the system reference model, and the
-trace output as a reaction to event parsing and exceptions, as depicted
-below::
-
- Linux  +----- RV Monitor ----------------------------------+ Formal
-  Realm |                                                   |  Realm
-  +-------------------+     +----------------+     +-----------------+
-  |   Linux kernel    |     |     Monitor    |     |     Reference   |
-  |     Tracing       |  -> |   Instance(s)  | <-  |       Model     |
-  | (instrumentation) |     | (verification) |     | (specification) |
-  +-------------------+     +----------------+     +-----------------+
-         |                          |                       |
-         |                          V                       |
-         |                     +----------+                 |
-         |                     | Reaction |                 |
-         |                     +--+--+--+-+                 |
-         |                        |  |  |                   |
-         |                        |  |  +-> trace output ?  |
-         +------------------------|--|----------------------+
-                                  |  +----> panic ?
-                                  +-------> <user-specified>
-
-DA monitor synthesis
---------------------
-
-The synthesis of automata-based models into the Linux *RV monitor* abstraction
-is automated by the dot2k tool and the rv/da_monitor.h header file that
-contains a set of macros that automatically generate the monitor's code.
-
-dot2k
------
-
-The dot2k utility leverages dot2c by converting an automaton model in
-the DOT format into the C representation [1] and creating the skeleton of
-a kernel monitor in C.
-
-For example, it is possible to transform the wip.dot model present in
-[1] into a per-cpu monitor with the following command::
-
-  $ dot2k -d wip.dot -t per_cpu
-
-This will create a directory named wip/ with the following files:
-
-- wip.h: the wip model in C
-- wip.c: the RV monitor
-
-The wip.c file contains the monitor declaration and the starting point for
-the system instrumentation.
-
-Monitor macros
---------------
-
-The rv/da_monitor.h enables automatic code generation for the *Monitor
-Instance(s)* using C macros.
-
-The benefits of the usage of macro for monitor synthesis are 3-fold as it:
-
-- Reduces the code duplication;
-- Facilitates the bug fix/improvement;
-- Avoids the case of developers changing the core of the monitor code
-  to manipulate the model in a (let's say) non-standard way.
-
-This initial implementation presents three different types of monitor instances:
-
-- ``#define DECLARE_DA_MON_GLOBAL(name, type)``
-- ``#define DECLARE_DA_MON_PER_CPU(name, type)``
-- ``#define DECLARE_DA_MON_PER_TASK(name, type)``
-
-The first declares the functions for a global deterministic automata monitor,
-the second for monitors with per-cpu instances, and the third with per-task
-instances.
-
-In all cases, the 'name' argument is a string that identifies the monitor, and
-the 'type' argument is the data type used by dot2k on the representation of
-the model in C.
-
-For example, the wip model with two states and three events can be
-stored in an 'unsigned char' type. Considering that the preemption control
-is a per-cpu behavior, the monitor declaration in the 'wip.c' file is::
-
-  DECLARE_DA_MON_PER_CPU(wip, unsigned char);
-
-The monitor is executed by sending events to be processed via the functions
-presented below::
-
-  da_handle_event_$(MONITOR_NAME)($(event from event enum));
-  da_handle_start_event_$(MONITOR_NAME)($(event from event enum));
-  da_handle_start_run_event_$(MONITOR_NAME)($(event from event enum));
-
-The function ``da_handle_event_$(MONITOR_NAME)()`` is the regular case where
-the event will be processed if the monitor is processing events.
-
-When a monitor is enabled, it is placed in the initial state of the automata.
-However, the monitor does not know if the system is in the *initial state*.
-
-The ``da_handle_start_event_$(MONITOR_NAME)()`` function is used to notify the
-monitor that the system is returning to the initial state, so the monitor can
-start monitoring the next event.
-
-The ``da_handle_start_run_event_$(MONITOR_NAME)()`` function is used to notify
-the monitor that the system is known to be in the initial state, so the
-monitor can start monitoring and monitor the current event.
-
-Using the wip model as example, the events "preempt_disable" and
-"sched_waking" should be sent to monitor, respectively, via [2]::
-
-  da_handle_event_wip(preempt_disable_wip);
-  da_handle_event_wip(sched_waking_wip);
-
-While the event "preempt_enabled" will use::
-
-  da_handle_start_event_wip(preempt_enable_wip);
-
-To notify the monitor that the system will be returning to the initial state,
-so the system and the monitor should be in sync.
-
-Final remarks
--------------
-
-With the monitor synthesis in place using the rv/da_monitor.h and
-dot2k, the developer's work should be limited to the instrumentation
-of the system, increasing the confidence in the overall approach.
-
-[1] For details about deterministic automata format and the translation
-from one representation to another, see::
-
-  Documentation/trace/rv/deterministic_automata.rst
-
-[2] dot2k appends the monitor's name suffix to the events enums to
-avoid conflicting variables when exporting the global vmlinux.h
-use by BPF programs.
index 26042dff70bb2d6ba52a4b12703306c9ed5dc35d..9a2342bd20ca883757ebf4a3257dfa590626556e 100644 (file)
@@ -8,7 +8,7 @@ Runtime Verification
 
    runtime-verification.rst
    deterministic_automata.rst
-   da_monitor_synthesis.rst
+   monitor_synthesis.rst
    da_monitor_instrumentation.rst
    monitor_wip.rst
    monitor_wwnr.rst
diff --git a/Documentation/trace/rv/monitor_synthesis.rst b/Documentation/trace/rv/monitor_synthesis.rst
new file mode 100644 (file)
index 0000000..8562406
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,147 @@
+Runtime Verification Monitor Synthesis
+======================================
+
+The starting point for the application of runtime verification (RV) techniques
+is the *specification* or *modeling* of the desired (or undesired) behavior
+of the system under scrutiny.
+
+The formal representation needs to be then *synthesized* into a *monitor*
+that can then be used in the analysis of the trace of the system. The
+*monitor* connects to the system via an *instrumentation* that converts
+the events from the *system* to the events of the *specification*.
+
+
+In Linux terms, the runtime verification monitors are encapsulated inside
+the *RV monitor* abstraction. The RV monitor includes a set of instances
+of the monitor (per-cpu monitor, per-task monitor, and so on), the helper
+functions that glue the monitor to the system reference model, and the
+trace output as a reaction to event parsing and exceptions, as depicted
+below::
+
+ Linux  +----- RV Monitor ----------------------------------+ Formal
+  Realm |                                                   |  Realm
+  +-------------------+     +----------------+     +-----------------+
+  |   Linux kernel    |     |     Monitor    |     |     Reference   |
+  |     Tracing       |  -> |   Instance(s)  | <-  |       Model     |
+  | (instrumentation) |     | (verification) |     | (specification) |
+  +-------------------+     +----------------+     +-----------------+
+         |                          |                       |
+         |                          V                       |
+         |                     +----------+                 |
+         |                     | Reaction |                 |
+         |                     +--+--+--+-+                 |
+         |                        |  |  |                   |
+         |                        |  |  +-> trace output ?  |
+         +------------------------|--|----------------------+
+                                  |  +----> panic ?
+                                  +-------> <user-specified>
+
+RV monitor synthesis
+--------------------
+
+The synthesis of automata-based models into the Linux *RV monitor* abstraction
+is automated by the rvgen tool and the rv/da_monitor.h header file that
+contains a set of macros that automatically generate the monitor's code.
+
+rvgen
+-----
+
+The rvgen utility leverages dot2c by converting an automaton model in
+the DOT format into the C representation [1] and creating the skeleton of
+a kernel monitor in C.
+
+For example, it is possible to transform the wip.dot model present in
+[1] into a per-cpu monitor with the following command::
+
+  $ rvgen monitor -c da -s wip.dot -t per_cpu
+
+This will create a directory named wip/ with the following files:
+
+- wip.h: the wip model in C
+- wip.c: the RV monitor
+
+The wip.c file contains the monitor declaration and the starting point for
+the system instrumentation.
+
+Monitor macros
+--------------
+
+The rv/da_monitor.h enables automatic code generation for the *Monitor
+Instance(s)* using C macros.
+
+The benefits of the usage of macro for monitor synthesis are 3-fold as it:
+
+- Reduces the code duplication;
+- Facilitates the bug fix/improvement;
+- Avoids the case of developers changing the core of the monitor code
+  to manipulate the model in a (let's say) non-standard way.
+
+This initial implementation presents three different types of monitor instances:
+
+- ``#define DECLARE_DA_MON_GLOBAL(name, type)``
+- ``#define DECLARE_DA_MON_PER_CPU(name, type)``
+- ``#define DECLARE_DA_MON_PER_TASK(name, type)``
+
+The first declares the functions for a global deterministic automata monitor,
+the second for monitors with per-cpu instances, and the third with per-task
+instances.
+
+In all cases, the 'name' argument is a string that identifies the monitor, and
+the 'type' argument is the data type used by rvgen on the representation of
+the model in C.
+
+For example, the wip model with two states and three events can be
+stored in an 'unsigned char' type. Considering that the preemption control
+is a per-cpu behavior, the monitor declaration in the 'wip.c' file is::
+
+  DECLARE_DA_MON_PER_CPU(wip, unsigned char);
+
+The monitor is executed by sending events to be processed via the functions
+presented below::
+
+  da_handle_event_$(MONITOR_NAME)($(event from event enum));
+  da_handle_start_event_$(MONITOR_NAME)($(event from event enum));
+  da_handle_start_run_event_$(MONITOR_NAME)($(event from event enum));
+
+The function ``da_handle_event_$(MONITOR_NAME)()`` is the regular case where
+the event will be processed if the monitor is processing events.
+
+When a monitor is enabled, it is placed in the initial state of the automata.
+However, the monitor does not know if the system is in the *initial state*.
+
+The ``da_handle_start_event_$(MONITOR_NAME)()`` function is used to notify the
+monitor that the system is returning to the initial state, so the monitor can
+start monitoring the next event.
+
+The ``da_handle_start_run_event_$(MONITOR_NAME)()`` function is used to notify
+the monitor that the system is known to be in the initial state, so the
+monitor can start monitoring and monitor the current event.
+
+Using the wip model as example, the events "preempt_disable" and
+"sched_waking" should be sent to monitor, respectively, via [2]::
+
+  da_handle_event_wip(preempt_disable_wip);
+  da_handle_event_wip(sched_waking_wip);
+
+While the event "preempt_enabled" will use::
+
+  da_handle_start_event_wip(preempt_enable_wip);
+
+To notify the monitor that the system will be returning to the initial state,
+so the system and the monitor should be in sync.
+
+Final remarks
+-------------
+
+With the monitor synthesis in place using the rv/da_monitor.h and
+rvgen, the developer's work should be limited to the instrumentation
+of the system, increasing the confidence in the overall approach.
+
+[1] For details about deterministic automata format and the translation
+from one representation to another, see::
+
+  Documentation/trace/rv/deterministic_automata.rst
+
+[2] rvgen appends the monitor's name suffix to the events enums to
+avoid conflicting variables when exporting the global vmlinux.h
+use by BPF programs.