[发明专利]一种面向车联网的软件开发故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种车联网软件故障诊断方法，具体涉及一种面向车联网的软件开发故障诊断方法。

背景技术

与传统交通信息化环境相比，车联网是一个动态多变，单个区域内可能资源贫乏的环境。车联网主张让微小系统形成的自组织网络围绕着交通参与者运转，即人、车和道路设施在智能交通空间中可以自然地、自发地“交互”，而这一目标则要求车联网软件具备对车体内外交通情境的感知能力，并对变化的信息做出有效的基于参与者需求的行为。因此，情境感知是车联网软件区别于一般交通运输软件的特性。

在车联网环境下，软件被要求对复杂、动态的交通情境信息做出及时、有效地响应，环境的不确定性、请求服务的随机性会引起不可预知的软件行为，提高软件的故障率，为传统软件开发方法带来了较大的挑战。因此，为确保车联网软件能够提供可信赖的优质信息服务，在软件开发之前需要对软件行为进行严格分析，并在设计中引入对有效行为的构造与验证，有助于在车联网软件开发过程中有效地降低软件故障率。

传统的软件行为模型大多采用系统调用序列、参数与上下文值来表征软件正常行为特征。软件行为建模所依赖的信息也从最初的简单的系统调用时序信息,发展到系统调用参数信息、附加的实时信息(如调用堆栈的值、程序计数器的值)以及后来的上下文信息、环境变量和数据流信息等。考虑的因素越来越多,导致模型的复杂性越来越高,从而直接提高了实时检测的难度和开销，以至于这些方法的可行性都不高。

发明内容

本发明的目的在于预测软件设计阶段存在的失效现象，提供一种面向车联网的软件开发故障诊断方法，通过构造车联网软件行为模式来自动发现开发故障，降低软件故障率。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种面向车联网的软件开发故障诊断方法，将故障诊断看作是在车联网软件行为模式上发现不可能路径的过程；根据车联网软件的情境感知特征，挖掘建立不同代理的行为调用序列与使用情境，以及构造港口实现不同代理之间的协同，建模车联网软件行为模式；通过提取行为的自然属性和行为条件，对行为输入、输出、操作、执行要求进行条件满足性检查，进而发现将引发故障的潜在行为集合，形成不可能路径。

本发明进一步的改进在于，具体过程如下：

步骤一：确定车联网软件的事务及其活动序列；

针对软件框架中的用户任务，确定服务集合；其中，每个服务对应一个事务，服务之间的执行顺序对应于事务的活动序列；由于事务体现了多代理的行为特性与属性，因此使用行为表达式对事务及其活动序列进行描述；

步骤二：确定代理提供的功能，以及代理的行为序列；

在车联网环境下，软件的情境感知特性使得代理在自身目标和规则的驱使下，主动作用于周围交通环境，并根据环境反馈改变自己；通过将事务中mbusiness字段映射为需三类单一代理所实施的预期功能，将事务中AgentNet字段映射为三类单一代理之间的连接关系，形成行为序列；

步骤三：构造单一代理与群体代理；

采用基于类型表达式的行为描述语言来构造三类单一代理；

群体代理是实现协同机制和业务功能的群体组织，是由多个单一代理组成的一个更高层次的代理；群体代理由三个模块组成：引擎、业务以及行为信息基；

步骤四：构造运行轨迹与功能轨迹，整合软件行为模式；

根据步骤二得到的行为序列，提取步骤三构造的每个单一代理的行为树，生成软件运行轨迹；根据运行轨迹，提取运行轨迹上每个单一代理的行为信息基，生成软件功能轨迹；通过对功能轨迹上每个单一代理的港口进行互补判断，剔除不互补的代理；最后整合互补代理所在的运行轨迹与功能轨迹，生成软件行为模式；

步骤五：发现不可能路径；

对步骤四生成的车联网软件行为模式，分别发现面向事物和面向代理出现不可能路径的行为表现，进行故障诊断；其中，不可能路径的含义为行为模式中一些运行路径在真实正常行为中不会被执行；软件行为模式是对调用关系进行时序描述，在真实运行环境下，由于不可预计的情境信息加入，使得执行会出现与设计行为偏离的现象，表现为软件故障。

本发明进一步的改进在于，三类单一代理与一类群体代理分别为：

感知代理S_Agent：感知代理的任务是数据采集与处理；它的工作过程为监测特定物理量、转换成特定格式，以事件形式向计算代理输出；感知代理作为个体存在，它与环境进行交互；

计算代理D_Agent:计算代理的工作过程为确定目标类型，设置备选方案，选择方案；计算代理作为个体存在，它仅完成事务级操作；