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          軟件可靠性仿真測試平臺實時技術(shù)研究

          作者:北京航空航天大學(xué)第五研究室 劉東艷 申功勛 時間:2008-06-04 來源:測控技術(shù) 收藏

            測試是當(dāng)前軟件技術(shù)領(lǐng)域中一個比較熱門的話題,對整個系統(tǒng)可靠性的影響越來越大,尤其對于航空類系統(tǒng)軟件來說,軟件故障往往是導(dǎo)致系統(tǒng)失敗的主要原因之一。采用模擬被測目標(biāo)軟件實際運(yùn)行環(huán)境對軟件進(jìn)行測試是目前國內(nèi)外一致認(rèn)為比較理想的軟件測試方法之一。合理設(shè)計目標(biāo)的運(yùn)行環(huán)境,較為真實地模擬出被測軟件的真實運(yùn)行環(huán)境,不但可以檢測到目標(biāo)軟件運(yùn)行過程中存在的故障,而且也可以保證測試結(jié)果的真實性和置信度。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/83648.htm

            本文在介紹軟件可靠性仿真測試平臺的組成及功能的基礎(chǔ)上,以分系統(tǒng)為例,對平臺在實時測試過程中的一些實現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行了研究。

            1 仿真測試平臺系統(tǒng)功能及組成框架

            整個仿真測試平臺采用分布式結(jié)構(gòu),由主控機(jī)分系統(tǒng)(以下簡稱為主控機(jī))、分系統(tǒng)(以下簡稱為)和分系統(tǒng)(以下簡稱為)三個分系統(tǒng)組成,各分系統(tǒng)與被測目標(biāo)軟件的交聯(lián)關(guān)系如圖1所示。其中,主控機(jī)是測試平臺的控制中心,它負(fù)責(zé)生成原始測試數(shù)據(jù),向仿真器、分發(fā)測試用例,協(xié)調(diào)兩個分系統(tǒng)的工作,并根據(jù)測試狀況控制仿真器和激勵器的工作模式。仿真器和激勵器將主控機(jī)傳送過來的測試用例數(shù)據(jù),生成真正的目標(biāo)軟件可以接收的測試用例數(shù)據(jù)傳送給目標(biāo)系統(tǒng),同時,仿真器和激勵器負(fù)責(zé)將自身工作狀態(tài)信息和從目標(biāo)系統(tǒng)得到的測試結(jié)果數(shù)據(jù)通過底層網(wǎng)絡(luò)實時或非實時地傳送回主控機(jī)。

                 

                            圖1 仿真測試平臺的交聯(lián)關(guān)系圖

            由于目標(biāo)軟件由匯編語言寫成,內(nèi)部處理過程較為復(fù)雜,所以采用方法。目標(biāo)軟件的處理周期為25 ms,因此在實時測試過程中,需要每25 ms有一組測試用例數(shù)據(jù)由仿真器通過1553B總線,激勵器通過并口同時輸入給目標(biāo)軟件。仿真器和激勵器不僅需要每25 ms產(chǎn)生目標(biāo)軟件的輸入數(shù)據(jù),同步向目標(biāo)軟件發(fā)送數(shù)據(jù),而且仿真器還能接收目標(biāo)軟件的輸出,并且對輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的實時處理,如結(jié)果數(shù)據(jù)的收集、保存及數(shù)據(jù)的顯示等等。由于整個測試平臺是在非實時、多任務(wù)的Win98操作系統(tǒng)上實現(xiàn)的,因此,如何利用Win98的多任務(wù)并發(fā)的特性,采用合理的任務(wù)調(diào)度策略,在任務(wù)處理周期內(nèi),按時完成各種任務(wù),并將多個任務(wù)協(xié)調(diào)一致,是整個設(shè)計過程中主要應(yīng)該解決的問題。

            在圖1所示的平臺各分系統(tǒng)中,主控機(jī)與目標(biāo)軟件是通過仿真器形成實時閉環(huán)的。仿真器通過測試用例,實時給出目標(biāo)軟件閉環(huán)運(yùn)行所需要的交聯(lián)子系統(tǒng)發(fā)出的命令和數(shù)據(jù),使得目標(biāo)軟件能夠在較為真實的仿真任務(wù)剖面和交聯(lián)環(huán)境中運(yùn)行。因此,仿真器是仿真測試平臺中的一個重要組成部分,仿真器的實時實現(xiàn)方法是整個平臺系統(tǒng)設(shè)計的重點。

            2 仿真器分系統(tǒng)的功能設(shè)計及實時實現(xiàn)技術(shù)

            2.1 仿真器分系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

            仿真器分系統(tǒng)是個實時任務(wù)系統(tǒng),在整個測試過程的運(yùn)行模式下,需要并發(fā)處理不同的任務(wù),如數(shù)據(jù)實時存盤、提取、交互式顯示、每25 ms驅(qū)動1553B總線等任務(wù),任務(wù)調(diào)度涉及到CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)、硬盤、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、I/O接口等資源,因而合理調(diào)度各個任務(wù),正確分配其所占用的系統(tǒng)資源,是仿真器測試平臺設(shè)計的關(guān)鍵之一。

            為了提高平臺系統(tǒng)的可靠性和故障快速恢復(fù)能力,仿真器采用功能模塊化設(shè)計方法。不同任務(wù)對應(yīng)的工作模塊工作相對獨(dú)立,可以隨時依據(jù)新技術(shù)對相應(yīng)模塊的軟件算法進(jìn)行更新和擴(kuò)充,這種設(shè)計易于發(fā)揮Win98的多任務(wù)的特性,提高平臺系統(tǒng)實時工作的能力。其中,任務(wù)調(diào)度管理模塊是仿真器平臺系統(tǒng)的核心,其他各功能模塊的運(yùn)行都是在管理調(diào)度模塊的統(tǒng)一管理控制下完成的。它與其他任務(wù)的功能模塊之間的邏輯調(diào)用關(guān)系如圖2所示。

                 

                              圖2 任務(wù)調(diào)度管理模塊調(diào)用關(guān)系

            在仿真器設(shè)計中,除了必要的網(wǎng)卡(和主控機(jī)連接)和MBI卡(和目標(biāo)系統(tǒng)連接)等硬件設(shè)備以外,仿真器的各項功能均是通過軟件來完成的,因而系統(tǒng)軟件設(shè)計中采用合理的調(diào)度策略,避免操作系統(tǒng)的缺陷,以實現(xiàn)仿真器的功能。

            2.2 仿真器分系統(tǒng)實時實現(xiàn)技術(shù)

            2.2.1 任務(wù)調(diào)度管理模塊

            從上面的討論知道,仿真器的實時性是通過仿真器的任務(wù)調(diào)度管理模塊實現(xiàn)的。任務(wù)調(diào)度管理模塊為仿真器分系統(tǒng)的主控模塊,是分系統(tǒng)的全面管理者。該模塊根據(jù)用戶通過仿真器分系統(tǒng)人機(jī)接口界面輸入的參數(shù)、顯示過程的控制命令和主控機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)傳送來的控制命令及參數(shù),對并發(fā)執(zhí)行的實時自檢/維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)通信、交聯(lián)仿真數(shù)據(jù)生成、數(shù)據(jù)/狀態(tài)顯示、數(shù)據(jù)記錄、交聯(lián)數(shù)據(jù)驅(qū)動、測試過程分析以及仿真器不同功能模式對應(yīng)的任務(wù)隊列進(jìn)行管理和調(diào)度,協(xié)調(diào)各模塊的工作,進(jìn)行各模塊的銜接,實現(xiàn)各線程的管理,完成與目標(biāo)系統(tǒng)實時交聯(lián)仿真任務(wù)。

            2.2.2 仿真器分系統(tǒng)任務(wù)劃分

            由于仿真器分系統(tǒng)是用于目標(biāo)軟件的實時仿真測試,每個任務(wù)都必須根據(jù)目標(biāo)軟件運(yùn)行的需要,滿足實時交聯(lián)仿真的定時限制,所以,為保證仿真器的實時性能,根據(jù)任務(wù)和平臺系統(tǒng)工作模式的不同,在調(diào)度框架中集中不同的調(diào)度策略,任務(wù)調(diào)度涉及到實時任務(wù)和普通分時任務(wù)的調(diào)度。


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