[發明專利]一種機電產品軟件環境故障注入設備

在審

• 申請號: 201710273300.0
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN107102915A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 張凱;韓新宇;吳立金;陳大圣;唐龍利
• 申請（專利權）人: 中國船舶工業綜合技術經濟研究院
• 主分類號: G06F11/16
• 分類號: G06F11/16;G06F11/36
• 代理公司: 中國船舶專利中心11026
• 代理人: 張文慶

技術領域

本發明涉及軟件測試技術領域，特別是一種機電產品軟件環境故障注入測試設備。

背景技術

機電產品軟件是一種控制類軟件，廣泛應用于航空航天、艦船等國防等安全關鍵系統中，其使用時通常面臨惡劣的外部環境，如輻射、電磁干擾、高溫、高壓等，這些外部環境的擾動一旦引起軟件失效，可能會導致生命和財產的重大損失，甚至影響戰爭的成敗。因此，采用環境故障注入工具對機電產品軟件進行測試，是保證機電產品軟件安全可靠的重要保證。

常規的軟件測試方法是利用現有測試工具構建測試框架，如GESTE、LoadRunner等工具，其測試方式是通過機電產品軟件的接口注入正常或異常的數據或信號，以發現軟件本身的缺陷或檢測軟件的容錯能力。異常數據或信號是通過模擬異常外部環境信息，通過接口對軟件進行故障注入測試方式。實際上，外部環境擾動通常會引發機電產品軟件寄存器跳變、內存數據位翻轉等，從而導致機電產品軟件出現失效，通過接口故障注入測試方式無法檢測寄存器跳變、內存數據位翻轉導致的軟件失效。

現有的環境故障注入主要包括硬件方式和軟件方式實現的故障注入。硬件方式主要利用電磁輻射方法、電流干擾方法，或利用硬件電路管腳制造故障或干擾，物理方式雖最接近真實環境故障，但具有開銷巨大、重現率低、精準性差，易對硬件造成損傷等問題。軟件方式包括兩種方式：一是采用程序變異方法植入故障，一是建立環境仿真故障模型注入故障。程序變異方法雖能提高測試覆蓋率，但會產生組合爆炸，具有時間成本高的問題；仿真故障模型方法具有費用低廉、精準控制等優點，且建立仿真故障模型一般非常困難，不能直接針對寄存器跳變、內存數據位翻轉等進行故障注入，實用性較差。

綜上所述，針對外部環境擾動引起的軟件失效，現有的軟件環境故障注入測試中，還沒有一種直接對寄存器、內存實施故障注入的輕量級、實用性的測試手段。

因此，提供一種實用的機電產品軟件環境故障注入設備成為本領域技術人員目前需要解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種實用的機電產品軟件環境故障注入設備，包括故障注入控制主機系統、故障注入代理系統和通信系統，所述故障注入控制主機系統安裝于故障注入控制計算機內，所述故障注入代理系統安裝于機電產品軟件設備中；所述通信系統用于實現所述故障注入控制計算機和所述機電產品軟件設備的通信。

所述故障注入控制計算機和機電產品軟件設備采用雙絞線連接。

所述故障注入控制主機系統用于控制故障注入執行，收集故障注入數據和和結果數據并進行分析，包括系統配置模塊、內存和寄存器地址獲取模塊、故障注入算子生成模塊、故障注入腳本生成模塊、故障注入執行模塊、故障注入數據收集及結果判定模塊。

所述故障注入代理系統用于獲取故障注入地址，驅動故障注入執行，包括內存地址獲取代理模塊、故障注入代理模塊。

所述通信系統包括網卡和串口卡、網卡和串口卡驅動和遠程控制軟件，所述遠程控制軟件安裝于所述故障注入控制計算機內，所述網卡和串口卡、網卡和串口卡驅動分別安裝于所述故障注入控制計算機和所述機電產品軟件設備上。

所述網卡和串口卡、網卡和串口卡驅動建立所述故障注入控制主機系統和所述故障注入代理系統的物理通信連接。

所述系統配置模塊配置網絡連接信息和機電產品軟件信息，用于建立網絡連接和識別機電產品軟件進程。

所述內存和寄存器地址獲取模塊發送獲取指令至所述內存地址獲取代理模塊，獲取機電產品軟件進程的內存地址，寄存器地址通過名稱直接獲取。

所述故障注入算子生成模塊利用所述內存和寄存器地址生成故障注入算子。

所述故障注入腳本生成模塊根據所述內存和寄存器地址以及所述故障注入算子生成故障注入腳本。

所述故障注入執行模塊將所述故障注入腳本發送至所述故障注入代理模塊，所述故障注入代理模塊驅動所述故障注入腳本執行并收集故障注入數據和結果數據，回傳至所述故障注入數據和結果判定模塊，所述故障注入數據收集及結果判定模塊進行結果判定。

所述系統設置模塊配置網絡連接信息的配置參數包括本地IP、目標機IP、目標機端口、目標機用戶名、目標機登錄密碼、目標程序名稱、目標程序路徑。

所述故障注入算子生成模塊根據所述內存和寄存器地址數據位的“跳變”、“置0”、“置1”三種模式及其組合，設計并生成故障注入算子。