[发明专利]一种软件可靠性测试数据生成方法及其计算机辅助工具

说明书

技术领域

本发明属于软件可靠性工程领域，主要涉及软件可靠性测试领域，具体地说，是指一种基于正交试验设计的软件软件可靠性测试数据生成方法及其计算机辅助工具。

背景技术

软件可靠性是武器装备软件质量中最重要的属性，软件可靠性的高低直接影响到装备的战备完好、任务的成功完成。为了保证武器装备系统的可靠性，必须保证软件的可靠性，因此，对软件可靠性提出定量要求，并通过软件可靠性测试实现这一要求及验证要求是否达到尤为重要。

软件可靠性测试的核心思想是测试输入模拟用户实际使用时的输入，构造操作剖面正是这种思想的体现。操作剖面中包含了操作的发生概率，该概率信息反映了操作在实际使用时的使用频度，因此软件可靠性测试数据是依据操作剖面生成的。

工程实践经验表明，开发操作剖面是软件可靠性工程中的重要开销。该费用受产品或操作总数量的影响很大，所以需要对操作数目进行控制。Musa曾提出一个增大操作宽度的方法来减少操作，该方法首先定义一个发生概率的差异范围，然后在已有操作的基础上，合并那些输入变量相同而发生概率相差在规定范围内的操作。该方法尽管在减少操作的同时还能保证对输入空间的覆盖，但也存在一些不足：该方法需要投入足够的费用对软件进行详尽的分析，得到众多操作，然后又需要增加额外的费用以分析、合并其中满足要求的操作；在最终结果方面，如果发生概率的差异范围选择不当，该方法得到的操作数目仍然可能超出范围或小于额定值。

另一方面，在传统的Musa软件可靠性测试方法中，模拟用户的实际输入只落实到操作级，操作内部如何实例化采用的是随机算法，即随机选择组成操作的直接输入变量的取值水平，随机选择取值水平内部的具体取值。

综上，目前在软件可靠性测试方法中存在的问题有：传统Musa操作剖面的构造过程难以控制操作总数，会发生操作数量过大，导致开销巨大的情况，并且基于Musa操作剖面生成的测试数据的方法模拟用户的实际使用只具体到操作级别，不能真实有效地模拟用户实际使用软件的情况。

发明内容

本发明为了解决传统Musa操作剖面的构造过程难以控制操作总数、开销巨大，并且基于Musa操作剖面生成的测试数据的方法模拟用户的实际使用只具体到操作级别的问题，提供了一种软件可靠性测试数据生成方法及其计算机辅助工具，并构建了基于正交试验设计的操作剖面。

本发明提供的一种软件可靠性测试数据生成方法，具体通过以下步骤实现：

步骤一、构造基于正交试验设计的软件操作剖面，包括5个步骤：

步骤1.1：根据任务实际情况确定操作模式，由操作模式及其对应的发生概率组成操作模式剖面。

步骤1.2：为确定的每一个操作模式确定一个操作剖面，确定操作模式操作剖面。

1)确定操作的发起者；操作的发起者包括系统的用户、外部系统和系统自身的控制器。

2)对每个(操作)发起者建立一张操作“表”，如果不同发起者下的操作“表”中具有相同的操作，则只保留一个该操作，删除其余表中的该操作；创建操作表时，通常根据操作的发起者来划分任务，因为某一特定的发起者所需的专门知识通常属于某一特定的人，所以先对每个发起者建立一张表，再将这些表中的相同操作进行合并，删除重复的操作。

3)确定单个操作或属性值的出现率；确定出现率时最好使用现场数据，通常通过机器可读的系统日志进行度量，这样的数据对于相同或相似的系统已经存在，如以前的版本或正在进行自动化的人工系统；如果没有，则需要自己收集。如果操作是事件驱动的，可以模拟确定了事件频率的环境；如果没有直接的数据，可以采用一些相关信息进行合理地估计；如果没有任何信息可以使用，则令所有的出现率相等。

4)确定操作或属性值的发生概率；表格表示的操作的发生概率需要将单个操作的出现率除以总出现率；图形表示的属性值的发生概率则需要用属性值的出现率除以该属性的总出现率，这样计算得到的概率实际是在前一属性取某属性值下的条件概率。

步骤1.3：确定系统操作剖面。

1)列出需要测试的所有操作；剔除各操作模式操作剖面中的重复操作就能得到一个完整的操作列表。

2)确定各操作或属性值的发生概率；需要根据操作在操作模式操作剖面中的发生概率和操作模式的发生概率综合计算；下面根据操作的不同表现形式分别进行讨论：

①对于表格表示的操作其发生概率可用下式计算：