[发明专利]一种针对嵌入式软件的测试用例自动化生成装置及其方法

说明书

技术领域

本发明属于软件测试技术领域，具体一种针对嵌入式软件的测试用例自动化生成方法及其装置，其被测试的程序为嵌入式软件，可自动化的产生测试用例。

背景技术

由于搭载嵌入式软件的设备的广泛应用，嵌入式软件质量成为了关乎国民经济和个人生命财产安全的关键。软件测试是一种提高软件质量的常用方式，但传统的方法不能彻底的测试嵌入式软件，其原因在于测试用例不能覆盖所有可能的执行情况。

符号执行技术最早在1970年左右提出，并在近年成为了研究热点。动态符号执行技术是符号执行技术的变种，它将符号执行与实际执行结合起来。通俗来说，动态符号执行将被测试软件运行起来，在执行期间搜集路径条件，通过求解路径条件来产生新的测试用例。在理论上，动态符号执行技术可以彻底地测试被测软件，因为新产生的测试用例能够覆盖未执行的路径。

但由于嵌入式系统的软硬件能力，尤其是处理器的计算能力与存储器的存储空间的限制，导致现有的在通用计算平台运行良好的动态符号执行软件无法直接应用于嵌入式软件。而考虑到求解器与插桩软件等的复杂性，直接将通用平台的动态符号执行软件移植到嵌入式系统上会带来极大的开发工作量。

在文献《SCORE: a scalable concolic testing tool for reliable embedded software》中，Kim等研究者将CREST和KLEE移植到了嵌入式系统上。与之相似的方法在5篇论文中有报道《Concolic testing on embeddedsoftware - case studies on mobile platform programs》、《Industrial application ofconcolic testing on embedded software: Case studies》、《A case study on libexif by usingCREST-BV and KLEE》、《Scalable distributed concolictesting: a case study on a ?ash storage platform》、《Concolic testing of the multi-sector read operation for flash memoryfile system》。这几篇文献提出的方式是类似的，主要为以下几点:(1) 修改现有的通用平台的动态符号执行软件CREST或KLEE；(2) 使用修改后的动态符号执行软件对被测软件的源程序插桩； (3) 在嵌入式系统上运行被插桩的被测软件；(4) 在嵌入式系统上利用修改后的求解器产生新的测试用例。这类方法主要有以下缺点：(1)需要被测软件的C/C++的源程序；(2)需要对通用动态符号执行软件和求解器进行大范围的修改，(3) 这类方法的符号执行部分运行在嵌入式系统上，导致极大的资源开销。

在文献《Structural Testing of Executables》和《OSMOSE: Automatic structural testing of executables》中，Bardin等人提出将被测软件的可执行代码翻译为中间语言，然后在模拟器中符号执行中间语言。这类方法存在以下问题：这类方法针对不同的嵌入式系统，需要开发相应的模拟器；(2) 被测软件在模拟器中的执行情况不一定是真实的执行情况。

文献《Unleashing mayhem on binary code》提出将动态符号执行分为实际执行进程与符号执行进程，实际执行进程在目标系统上运行，而符号执行进程在任意平台运行。该方法存在以下缺点：(1) 该方法的实际执行部分包含污点跟踪、动态二进制插桩、虚拟机等开销很大的功能模块，不适合在嵌入式系统上运行；(2) 为了能够在嵌入式系统上运行动态污点分析，该方法需要移植污点跟踪软件、动态二进制插桩软件、虚拟机；(3) 该方法采用混合(hybrid)符号执行；(4) 该方法设计并实现了跨平台的轻量级的RPC协议，用来连接实际执行进程与符号执行进程但该方法尚未应用于嵌入式软件测试。

发明内容

针对上述现有技术问题，本发明的目的在于提供一种针对嵌入式软件的测试用例自动化生成方法及其装置，该方法能够适应嵌入式系统的软硬件能力，能最大程度地利用现有的通用计算平台上的动态符号执行软件，因此代码移植工作量低；该方法还能够获得真实的软件运行情况、避免误报，并且不需要被测软件的源代码，因而能方便地测试商用嵌入式软件。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：