基于軟件的故障注入方法研究.pdf

1、本文以國防"十五"預(yù)研課題"星載計算機(jī)系統(tǒng)可靠性評測技術(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形式化描述、且各屬性關(guān)

2、系缺少動態(tài)連接試驗(yàn)過程的缺點(diǎn).該模型應(yīng)用于故障注入試驗(yàn),使試驗(yàn)開銷減少,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.本文對系統(tǒng)故障情況下數(shù)據(jù)流形成規(guī)律進(jìn)行分析,對數(shù)據(jù)流和故障模型生成過程的關(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.并以指令級為例,給出指令級數(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態(tài)性.同時,本文提出的故障模型生成方法對故障模型生成方法的研究有一定理論意義和實(shí)用價值.故障注入是一種通過試驗(yàn)方法對容錯機(jī)制進(jìn)行驗(yàn)證的技術(shù),對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語言實(shí)現(xiàn),目標(biāo)注入部分用C語言實(shí)現(xiàn).本文設(shè)計的注入系統(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