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嵌入式软件运行剖面建模及测试用例生成

作者:时间:2010-04-21来源:网络收藏

航天应用中的大部分都是,可靠性要求很高,因此,对其进行充分显得尤为重要。但是,环境同硬件有着密切的关系,使得软件过程非常复杂,目前存在的一些工具偏重于白盒测试且价格昂贵,针对黑盒测试,目前还是以人工测试为主。由于软件的复杂程度越来越高,导致人为设计测试用例数量巨大且无法保证测试充分性。而对航天软件来说,是否满足任务要求是软件的重点,因此,从用户的角度对软件进行数学,对系统是怎样的以及它会怎样被使用做出一个定量描述,根据这些量值可以对软件中至关重要的、生命攸关的、关系到系统成败的部分给与充分的测试。通过任务模型可获取测试用例和测试数据的等价类信息,自动测试用例,大大减轻测试人员的工作量,提高了测试工作的效率和质量。本文中采用带标记的Markov链对软件进行描述,并据此测试用例。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/151909.htm

  1.软件运行剖面

  软件运行剖面是用来描述软件的实际使用情况的。1993年,MUSA在IEEE发表了一篇题为《软件可靠性工程中的运行剖面》的文章,开创了软件运行剖面的研究,文中MUSA给出了实施软件运行剖面的一般步骤。MUSA(参考文章[1])对软件分析的原则,不仅适用于嵌入式软件,对一般的应用软件也适用。首先对软件的使用者进行分类,不同类型的使用者可能以不同的方式来使用软件,根据对使用者的划分将软件划分成不同的模式剖面。其次,模式剖面又可以划分为不同的功能剖面,即每个模式下都有许多不同的功能。最后,每一个功能又由许多运行组成。这些运行的集合便构成了运行剖面。上述的每一次划分都是依据概率发生的,这些概率估计主要是基于如下几个方面: ① 从现有系统收集到的数据, ② 与用户的交谈或对用户进行观察获得的信息, ③ 原型使用与试验分析的结果, ④ 相关领域专家的意见。定义使用概率的最佳方法是使用实际的用户数据,如来自原型系统、前一版本的使用数据;其次是由该软件应用领域的用户和专家提供的预期使用数据。软件的运行剖面是定量描述用户实际使用软件方式的有效方法。MUSA的软件划分原则简单且容易实施,只要按照步骤逐步实行就可以得出软件的比较准确的运行剖面。但是,也要看到,MUSA的软件分析原则只是提供了一个分析软件的方法,在特定的应用中,有些步骤可以简化处理,根据具体的实际情况,灵活运用。

  2.运行剖面的构造过程

  2.1 运行的表示方法

  首先来定义两种图,第一种图用来描述分解后的运行,即运行图,定义为TF={P1,P2,……Pn},其中,P1,P2……Pn表示构成运行的各个状态,Pi的下一个状态为Pi+1,Pi的上一个状态为Pi-1,这些状态表示的是一个任务从开始到结束的一个过程,即P1-〉P2……-〉Pn。我们可以用这个图来描述经分析得到的运行。当运行图中某个状态中可以有几种不同的路径到达下一个状态时,仅用运行图就不能准确表达该运行,此时,就要用到状态细化图,状态细化图用来描述运行图中状态的内部细节,定义为一个三元组DTF= ,其中,sequence={Bi|Bi=TFi}, i=1……n。start为此细化图的公共开始节点,end为此细化图的公共终止节点。被测软件中所有的运行,只要划分的足够细,都可以由上面两种图准确的表示出来。

  2.2 将由运行图、状态细化图表示的运行剖面转化为Markov链表示

  将以上两种图描述的运行剖面转化成Markov链描述主要基于以下考虑:

  1.Markov链的特点是下一个状态只和当前状态有关,而与历史状态无关,在这里就是软件的当前状态只和上一状态有关,与更早的历史状态无关,若上一状态正确,则在正确的输入下,软件的当前状态一定正确,否则,软件一定存在缺陷,这对于定位软件测试中的错误是十分方便的,通过Markov链中状态转移概率,还能直观的认识到软件中各个功能的使用频率,给出一个定量的描述。

  2.这里的Markov链描述相当于编译中的中间语言,即程序的所有处理都是基于Markov链的。使用中间语言便于程序内部处理。

  3.当某个节点内部有需要细化的分支时,Markov链会综合内部分支,给出一个整体的综合表述。这对于产生测试用例非常方便。

  4.算法1:图描述转化为Markov链描述算法:该算法的输入为运行图、以及状态细化图,将运行图进行化简、并综合其中的状态细化图,将每一个运行都表示为一Markov链。

  对每一个运行图,调用以下算法:

  1.首先,插入一个开始状态,读入第一个节点

  2.对该节点进行以下判断:

  3.1.1 该节点是否为分支节点,若是则对该节点调用分枝遍历算法

  2.1 其次判断该节点是否有输入,若有则插入一个新状态,并设置新状态的相关属性,并一条消息从当前状态指向新插入的状态


  4.若还有其他节点,则进入下一个节点,重复步骤2,否则,算法结束

  5. 算法2:分支遍历算法:

  1.读入一个分支的第一个节点

  1.1对该节点进行以下判断:

  1.1.1判断该节点是否为分支节点,若是则调用分支遍历算法

  2.1.1判断该节点是否有输入,若有则插入一个新状态,设置新状态的相关属性,并生成一条消息从当前状态指向新插入的状态

  2.1若还有其他节点,则进入下一个节点,重复步骤1.1

  3.1进行以下判断:

  1.3.1若当前处理完的为第一个分支,则插入一个新的状态,并使最后一个节点指向这个新插入的节点

  2.3.1若不是第一个分支,则使最后一个节点指向第一个分支的最后一个节点

  4.1将当前节点置为算法开始时传入的节点,即分支的父节点,进行判断:

  1.4.1当前父节点是否有超过1个的子分支,若有则进行判断:若超过一个子分支的下一个节点都是第一个分支的最后一个节点,则将这些子分支合并成一个子分支,即由父状态指向第一个分支的最后一个节点,概率为各个子分支的和

  2.若还有其他分支,则进入其他分支,并设置当前分支为算法开始时传入的父节点,重复步骤1

  经以上算法作用后,运行剖面可以表示为{OPi|OPi=<Oi,Pi>,i=1,2,…,N},其中Oi表示组成这个运行剖面的其中一个运行,Pi表示这个运行发生的概率。

linux操作系统文章专题:linux操作系统详解(linux不再难懂)

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