軟件可靠性仿真測試平臺(tái)實(shí)時(shí)技術(shù)研究

　　按照仿真器所處的運(yùn)行模式，將其任務(wù)劃分為實(shí)時(shí)任務(wù)和非實(shí)時(shí)任務(wù)。

　　實(shí)時(shí)任務(wù)指在仿真測試過程中，仿真器需要在確定時(shí)間內(nèi)完成的任務(wù)，包括：

　?。羁刂疲òy試開始、工作模式切換、驅(qū)動(dòng)通信接口、測試結(jié)束等）；

　　．與被測目標(biāo)軟件之間的實(shí)時(shí)交聯(lián)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)任務(wù)；

　　．與主控機(jī)分系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)；

　　．交聯(lián)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成；

　　．測試數(shù)據(jù)和測試結(jié)果數(shù)據(jù)的記錄和顯示；

　　．測試結(jié)果數(shù)據(jù)的初步精度分析和狀態(tài)邏輯驗(yàn)證。

　　非實(shí)時(shí)任務(wù)指對(duì)于任務(wù)完成的時(shí)間沒有嚴(yán)格約束的任務(wù)，包括：

　?。脩敉ㄟ^界面進(jìn)行的分系統(tǒng)參數(shù)和有關(guān)配置描述；

　?。窒到y(tǒng)初始化及用戶指定分系統(tǒng)自檢和維護(hù)；

　?。疁y試數(shù)據(jù)的事后回放；

　　．?dāng)?shù)據(jù)庫操作。

　　為系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度管理的方便，根據(jù)任務(wù)的屬性、等級(jí)和處理周期的不同，將實(shí)時(shí)任務(wù)劃分為動(dòng)態(tài)任務(wù)和靜態(tài)任務(wù)，靜態(tài)任務(wù)又包括長周期任務(wù)和短周期任務(wù)。

　　動(dòng)態(tài)任務(wù)指動(dòng)態(tài)跟蹤系統(tǒng)狀態(tài)，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行狀況，臨時(shí)加入的任務(wù)，如實(shí)時(shí)自檢任務(wù)、系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)動(dòng)態(tài)加入的異常處理任務(wù)等。

　　長周期任務(wù)指可以在多個(gè)時(shí)間標(biāo)簽內(nèi)完成的任務(wù)，如有必要，這類任務(wù)可在時(shí)限還沒有完成就終止。包括顯示任務(wù)、記錄任務(wù)、從數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)文件中讀取數(shù)據(jù)到內(nèi)存的任務(wù)。

　　短周期任務(wù)指對(duì)任務(wù)完成的時(shí)間有嚴(yán)格的限定，必須在一個(gè)時(shí)間標(biāo)簽內(nèi)完成的任務(wù)，即在25 ms周期內(nèi)，完成對(duì)目標(biāo)軟件的一次驅(qū)動(dòng)，同時(shí)接收目標(biāo)軟件的對(duì)外輸出。包括交聯(lián)數(shù)據(jù)的生成、交聯(lián)數(shù)據(jù)的1553B驅(qū)動(dòng)、從主控機(jī)接收和向主控機(jī)發(fā)送測試數(shù)據(jù)信息包、仿真器應(yīng)答信息包的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)等周期性的任務(wù)。

　　上述各類任務(wù)在其生命周期內(nèi)一般都包括創(chuàng)建、就緒、掛起、運(yùn)行、取消和結(jié)束六種狀態(tài)，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖3所示，由總的任務(wù)調(diào)度控制器將各任務(wù)帶入不同的狀態(tài)。

　              　圖3　任務(wù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系示意圖

　　2.2.3　仿真器調(diào)度模塊的設(shè)計(jì)

　　仿真器對(duì)于各類任務(wù)采用時(shí)間、事件以及數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的調(diào)度原則進(jìn)行控制管理。為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和適應(yīng)性，采用了動(dòng)態(tài)和靜態(tài)調(diào)度策略相結(jié)合、任務(wù)發(fā)生的周期和優(yōu)先級(jí)相結(jié)合的調(diào)度方式。

　　在調(diào)度框架中集中不同的調(diào)度策略。在運(yùn)行模式下：系統(tǒng)測試工作正常，則對(duì)于周期性的實(shí)時(shí)任務(wù)采用靜態(tài)生成的調(diào)度策略；在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，則采用臨時(shí)的動(dòng)態(tài)調(diào)度策略，它根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，實(shí)時(shí)加入動(dòng)態(tài)任務(wù)，并根據(jù)動(dòng)態(tài)任務(wù)的級(jí)別，決定該任務(wù)是立即執(zhí)行還是按順序執(zhí)行。隨著故障的排除，取消該任務(wù)，系統(tǒng)重新恢復(fù)到先前的調(diào)度策略。

　　仿真器根據(jù)任務(wù)運(yùn)行占用時(shí)間的不同，以不同速率來調(diào)度不同模塊，滿足實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)的要求。采用優(yōu)先級(jí)調(diào)度和分時(shí)調(diào)度相結(jié)合的方式：優(yōu)先級(jí)調(diào)度方式即調(diào)度模塊對(duì)于每一項(xiàng)任務(wù)都賦予了嚴(yán)格的優(yōu)先級(jí)，按優(yōu)先級(jí)的次序從高到低執(zhí)行；分時(shí)調(diào)度方式是采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的方式來執(zhí)行各個(gè)任務(wù)，這種調(diào)度方式多是在終止模式下采用（或在運(yùn)行模式下，系統(tǒng)已經(jīng)完成短周期的任務(wù)，還留有時(shí)間余量的情況下）。例如，對(duì)于1553B數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和交聯(lián)數(shù)據(jù)生成等短周期任務(wù)在每25 ms定時(shí)到時(shí)串行化執(zhí)行，被賦予了較高優(yōu)先級(jí)，而對(duì)于顯示和記錄數(shù)據(jù)等長周期任務(wù)分時(shí)執(zhí)行或交叉執(zhí)行，被賦予了較低優(yōu)先級(jí)，以保證能正常驅(qū)動(dòng)MBI卡。

　　在優(yōu)先級(jí)調(diào)度方式中，采用優(yōu)先級(jí)浮動(dòng)的原則：即根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)處理任務(wù)的不同，按照需要?jiǎng)討B(tài)地改變優(yōu)先級(jí)。系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，優(yōu)先級(jí)不變；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，調(diào)度模塊動(dòng)態(tài)觸發(fā)異常處理任務(wù)，并根據(jù)故障類別和故障被維護(hù)的狀況，動(dòng)態(tài)調(diào)整模塊處理級(jí)別。對(duì)于影響系統(tǒng)測試的重要模塊，調(diào)度模塊啟動(dòng)相應(yīng)的備份儲(chǔ)備模塊，同時(shí)將“暫停測試”的申請(qǐng)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到主控機(jī)。這樣，系統(tǒng)就具有了故障恢復(fù)能力，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵部分的冗余保護(hù)，提高了可靠性。

　　根據(jù)上述設(shè)計(jì)，在實(shí)時(shí)測試過程中，仿真器的實(shí)時(shí)調(diào)度層次模型如圖4所示。

             圖4　RUN()模式下實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度模型示意圖

　　基于以上的調(diào)度策略，任務(wù)調(diào)度管理模塊采用以下方式對(duì)各模塊進(jìn)行調(diào)度：

　?。袛喾绞剑寒?dāng)總的任務(wù)調(diào)度器監(jiān)控到消息隊(duì)列中最高消息到來時(shí)，立即申請(qǐng)軟件中斷，或者有硬件中斷申請(qǐng)時(shí)，系統(tǒng)立即停止當(dāng)前執(zhí)行的任務(wù)，執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理。

　?。〞r(shí)方式：實(shí)時(shí)測試開始后，定時(shí)器每25 ms發(fā)出定時(shí)消息，定時(shí)將需要發(fā)送的測試用例數(shù)據(jù)送到MBI卡上。

　?。⒎绞剑夯赪in98消息傳遞機(jī)制，由線程調(diào)度方式實(shí)現(xiàn)。

　　．信號(hào)量及全局變量方式：總的任務(wù)調(diào)度器監(jiān)控到任務(wù)啟動(dòng)的信號(hào)量或狀態(tài)量改變后，按任務(wù)的等級(jí)運(yùn)行任務(wù)。

　　根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度管理的方式，將任務(wù)消息的處理級(jí)別分為三個(gè)優(yōu)先級(jí)：

　?、僮罡呒?jí)消息：該類消息要求系統(tǒng)立即響應(yīng)，具有此類優(yōu)先級(jí)的模塊在系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真中處于核心地位。該消息不放到Windows的系統(tǒng)消息隊(duì)列中排隊(duì)，而是直接送到相應(yīng)的應(yīng)用消息隊(duì)列中，供應(yīng)用程序處理。這樣可以避免無節(jié)制的消息循環(huán)，保證了消息處理的及時(shí)性。