面向实时软件Markov使用模型的可靠性测试方法研究

发布时间：2020-08-08 05:53

【摘要】：计算机技术的高速发展的今天,软件系统成为了生活中不可或缺的工具,软件失效带来的影响也日益增大。可靠性水平作为最重要的面向用户的质量特征,是软件发布时用户关注程度最高的验证指标之一。可靠性测试正是保障和提高软件可靠性水平的重要方式。可靠性测试的模型种类繁多,Markov使用模型是极具代表性、应用最为广泛的一种。基于Markov使用模型的可靠性测试一般首先通过模型描述软件的使用方式,之后的测试执行、测试结果分析等步骤都基于模型展开,可以说恰当有效的模型是测试成功的关键因素。通过研读可靠性测试领域相关文献发现,现有的研究基本解决了从软件UML模型转换为Markov使用模型的过程,即可以从被测软件的源码分析出对应的Markov使用模型。对于实时软件系统中存在的时间约束,也有了一定的转换和表示方式。然而鲜有研究提及如何定量计算迁移上存在的时间约束在测试用例生成时产生的影响程度。传统基于Markov使用模型的可靠性测试一般只根据用户的使用情况生成测试用例,但对于实时软件来说,时间约束也是影响软件可靠性的重要属性。本文在Markov时间使用模型的基础上提出利用时间约束优化模型的可行框架。基于框架探讨了以最大化模型状态熵为优化目标的迁移概率自动优化算法,优化后的模型可以在一定程度上反映被测系统的时间属性。此外,虽然模型中存在的冗余状态、等价状态等缺陷已有文献给出了相应的优化策略,但是对于循环序列的处理并未得到重视。实际上,Markov使用模型在依据使用规范创建或者从UML模型自动生成时经常存在循环片段,如果不加以处理和限制,可能会造成生成测试用例过长、测试资源浪费甚至陷入死循环等问题。针对模型中存在的各类缺陷提出了优化的测试用例生成算法,在原模型中将循环片段进行缩点,并定义了特殊的树形数据结构SCC-Tree用于存储标记循环片段的内部特征。针对缩点后的无环模型通过一定的策略组合可以生成完备的测试用例集。实验证明,算法在满足测试充分性准则的基础上可以更高效、更稳定地生成测试用例。最后,结合提出的算法设计并实现了基于Markov使用模型的可靠性测试原型系统,通过无人机子模块的实例验证了系统简单易用,方法切实有效。
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP311.53
【图文】：

软件可靠性模型

杭州电子科技大学硕士学位论文通过可靠性建模的基本思想，分析可靠性模型与可靠性测试之间的关图 2.1 所示是软件可靠性建模的基本思想。可以看出，随着测试时间加，被测软件的缺陷不断被发现并排除，软件失效率也随之降低，直至目标，可以认为被测软件达到了一定的可靠度水平。而且在特定的时现时间”），存在记录了相应的软件失效概率。软件可靠性测试和软件型之间的关系是相辅相成的。一方面，可靠性模型需要通过可靠性测试故障数据，以此建立预测失效的模型，实现把控开发、协助管理的功为，精准有效的可靠性评估离不开完整的可靠性测试，可靠性评估是在试基础上完成的。一方面，可靠性测试需要在可靠性模型的指导下才能有序进行。可靠充分性判定需要依靠可靠性模型计算得到的定量指标，在模型满足一定准则时可以认识测试满足要求，可以终止，否则还要继续进行[47]。

示意图,可靠性测试,过程,测试用例

杭州电子科技大学硕士学位论文2、测试用例的生成与执行基于一定的策略，通过已经构建的可靠性模型手动或自动生成测试用例，之后再真实环境中运行生成的测试用例或者在虚拟仿真环境中由外部程序驱动运行。当然对于测试活动中产生的数据要进行记录，以便后续分析被测系统性能参数。3、可靠性评估根据记录的测试用例运行结果数据，按照测试需求选取合适的评估模型，统计分析得出最终量化的被测软系统可靠性度量指标。

使用模型,时间约束,类型,状态驻留

执行常量时间、状态驻留无界变量时间。图 3.4 Markov 链时间使用模型时间约束类型三生在时刻后的任意时刻，即状态驻留时间为无上界的变量发生时间以及状态的驻留时间是在时刻及其之后的个时的变量值。可以用来描述等待系统响应的期望值，这种模统响应无确定截止时间的情况。执行有界变量时间、状态驻留常量时间。

【参考文献】