基于軟件的故障注入方法研究.pdf

1、本文以國(guó)防"十五"預(yù)研課題"星載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可靠性評(píng)測(cè)技術(shù)研究"為背景,研究了基于軟件的故障注入方法.重點(diǎn)研究了軟件故障注入的四個(gè)關(guān)鍵技術(shù):軟件故障注入模型的建模方法、故障模型生成算法、軟件實(shí)現(xiàn)的故障注入方法、故障概率診斷算法.本文論述了系統(tǒng)行為與狀態(tài)遷移關(guān)系,提出基于行為的軟件故障注入模型(BHSIFIM),給出模型的自身形式化描述,對(duì)模型屬性之間的關(guān)系進(jìn)行了論述,給出試驗(yàn)算法.本文提出的模型解決了原有四元組模型無(wú)形式化描述、且各屬性關(guān)

2、系缺少動(dòng)態(tài)連接試驗(yàn)過(guò)程的缺點(diǎn).該模型應(yīng)用于故障注入試驗(yàn),使試驗(yàn)開(kāi)銷減少,試驗(yàn)結(jié)果精度提高.故障模型是故障注入試驗(yàn)的重要組成部分,是影響故障覆蓋率參數(shù)精度的關(guān)鍵因素之一.本文對(duì)系統(tǒng)故障情況下數(shù)據(jù)流形成規(guī)律進(jìn)行分析,對(duì)數(shù)據(jù)流和故障模型生成過(guò)程的關(guān)系進(jìn)行研究,提出基于數(shù)據(jù)流圖的故障模型生成算法.重點(diǎn)研究了數(shù)據(jù)流圖生成算法和故障模型生成算法.并以指令級(jí)為例,給出指令級(jí)數(shù)據(jù)流圖和故障模型生成算法.本文提出的故障模型生成算法可以生成不同層次的故障模

3、型,且模型具有可重用性和動(dòng)態(tài)性.同時(shí),本文提出的故障模型生成方法對(duì)故障模型生成方法的研究有一定理論意義和實(shí)用價(jià)值.故障注入是一種通過(guò)試驗(yàn)方法對(duì)容錯(cuò)機(jī)制進(jìn)行驗(yàn)證的技術(shù),對(duì)此本文提出了兩種軟件實(shí)現(xiàn)的注入方法:基于中斷的軟件故障注入方法和基于調(diào)試的軟件故障注入方法,給出了兩種注入方法的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程.注入故障后系統(tǒng)反饋信息的獲得是故障注入試驗(yàn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié).故障定位是獲得反饋信息的關(guān)鍵.本文把故障診斷應(yīng)用到故障定位,研究了基于故障傳播模型的測(cè)試

4、圖構(gòu)造方法和故障診斷算法.借鑒了集團(tuán)理論,重點(diǎn)研究了基于集團(tuán)的故障概率診斷算法,對(duì)算法精度進(jìn)行討論.試驗(yàn)結(jié)果表明,該算法在比較低的時(shí)間復(fù)雜度下可達(dá)到較高的診斷正確率.為驗(yàn)證本文研究方法的正確性和實(shí)際應(yīng)用的需要,設(shè)計(jì)了軟件故障注入系統(tǒng).該系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上采用目標(biāo)嵌入式方式,實(shí)驗(yàn)控制部分用VC語(yǔ)言實(shí)現(xiàn),目標(biāo)注入部分用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn).本文設(shè)計(jì)的注入系統(tǒng)可在WINDOWS和SERTOS操作系統(tǒng)下進(jìn)行故障注入試驗(yàn),可以注入寄存器故障、內(nèi)存故障和傳輸故障等