CN101853201A - 一种基于着色petri网的软件并行测试方法及工具 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种基于着色petri网软件并行测试方法，本发明所述方法包括如下步骤：a)对软件测试任务集和资源集进行分析；b)根据分析结果对其进行测试分类，确定是串行测试或并行测试；c)生成串行任务序列或并行任务序列；d)检验所建序列的正确性，若不正确，返回上一级；e)序列真确，对其建立着色petri网模型；f)对模型进行可达性分析和验证；g)处理分析结果。采用本发明所提供的方法，简化了软件测试任务的复杂度，节约了测试时间，提高了测试效率。

Description

一种基于着色petri网的软件并行测试方法及工具

技术领域

本发明涉及软件测试方法，特别地涉及一种基于着色petri网的软件并行测试方法。

背景技术

目前在软件开发建模中，很少有模型语言既能够验证软件功能流程的正确性，又能评价软件性能，而着色Petri网(简称CPN)可同时满足这两方面的要求。CPN是在基本Petri网基础上提出的一种高级Petri网和层次Petri网，是一种可以对系统进行检验和仿真的有色建模语言。它通过将相似组件或行为进行折叠的方式来表征一个具有若干相似部件的大系统，从而解决了系统模型规模不可控制的问题。CPN除具有普通Petri网所具有的可描述系统动态特性、表示系统竞争和冲突现象等优点外，还具有模型结构简单、可重用性强等优点。CPN中颜色集的概念能够表示更为丰富的数据类型，从而降低模型的复杂度。此外，CPN弥补了普通Petri网没有数据和分层分解的缺陷，对数据结构和层次分解进行了很好的结合，应用CPN层次分解可以方便的表述复杂系统的层次和内部关系。

面向对象的软件系统转换为并行面向对象的着色Petri网模型，最后利用谓语逻辑语言Prolog自动产生基于规约的测试用例。RobertG.Pettit IV和Hassan Gomaa采用将CPN和UML相结合来提高面向对象软件设计可靠性的方法，尤其适用于并发式系统。该方法ML描述实际状态，CPN来模拟体系结构的功能流程，分析并发行为。通过CPN对原始UML模型的分析结果，来提高设计的质量和最终系统的可靠性。V.E.Kozura、V.A.Nepomniaschy和R.M.Novikov提出一种用来分析、模拟和验证CPN模型的工具PNV(Petri net verifier)，该工具由两部分组成，一部分产生CPN内部结构和模型输入CPN的C++程序，另一部分是检测模型的组件。该文还描述了用CPN模拟令牌通信协议的模型检测试验。

提高自动测试系统的性能是当前测试领域的一个重要研究内容。随着测试设备和测试方法的发展，传统的自动测试系统串行任务调度和系统组建方法已成为限制系统性能的瓶颈，并行测试技术通过增加单位时间内UUT的数量来提高系统的吞吐率，通过减少仪器及CPU的空闲时间来提高设备的利用率，通过对贵重设备的共享来节约测试成本，因此采用并行测试技术可大大减少测试时间，降低测试成本，并行测试技术的引入是自动测试技术发展的一项重大的应用突破，是下一代ATS的主要特征之一。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是建立基于着色petri网的软件并行测试模型，用可达性方法对模型进行分析和验证的方法。

为了解决以上技术问题，本发明实现自动化建立软件测试模型方法包括如下步骤：

a)根据测试任务集和资源集，分析其为父任务，子任务，祖先任务，数据相关，资源相关或控制相关。

b)依据分析结果，若其各自资源独立，并无相互依赖关系，测试任务对于各自的所占有的资源也相互独立，可把它归为串行测试，若测试任务和资源相互依从，互为父任务，子任务，祖先任务，并且数据相关，资源相关，控制相关，可把它归为并行测试。

c)对于软件串行测试和并行测试建立各自所对应的petri网模型

d)对于各自的模型建立可达树。

e)对于可达树模型进行可达性分析和验证。

附图说明：

图1：软件测试流程图

图2：软件并行测试序列1

图3：软件并行测试序列2

图4：软件并行测试序列3

图5：软件并行测试序列3对应的着色petri测试模型

图6：petri网模型可达树分析图

具体实施办法：

并行任务调度的基本概念

[并行测试]：设t₁，t₂，t₃，…t_m为某一测试应用中的各项测试任务，若t₁，t₂，t₃，…t_m分别在m个不同的测试系统上同时异步测试的结果等同于t₁，t₂，t₃，…t_m按所有可能的任意顺序测试的结果，则称t₁，t₂，t₃，…t_m是可并行测试的。

[数据相关]：设t_A，t_B为一测试应用中的两个测试任务，若I_A和O_A分别为t_A的输入变量集和输出变量集，I_B和O_B分别为t_B的输入变量集和输出变量集，若

则称t_A和t_B数据相关；否则，称之为数据无关。

[控制相关]：设t_A，t_B为一测试应用中的两个测试任务，若t_A的测试能够决定t_B是否测试，则称t_B控制相关于t_A；否则，称之为控制无关。其中t_A的测试将决定t_B或t_C是否测试，故t_B与t_C都控制相关于t_A。

[父任务]：设t_A，t_B为一测试应用中的两个测试任务，且t_A优先于t_B，若t_A与t_B数据相关或控制相关，则称在该测试应用中t_A是t_B的父任务。

[祖先任务]：设测试任务集T中有任务t₁，t₂，t₃，…t_m，且t_i-1是t_i(i＝2，…m)的父任务，则称t₁是t_m的祖先任务。

[资源相关]：设t_A和t_B为两个测试任务，R_A和R_B分别是t_A和t_B占用的资源集，若

则称t_A和t_B资源相关；否则，称之为资源无关。

资源相关不具有传递性，虽然任务t_A，t_B和t_c占用的资源集R_A，R_B和R_c有关系

并且但不能推出一定有

例如对于R_A＝{r₁，r₂}，R_B＝{r₂，r₃，r₄}，R_C＝{r₃}，有因此任务t_A和t_c资源无关。

[相关资源状态一致]：设t_A和t_B为两个资源相关的测试任务，R_A∩R_B＝R_c且若R_C在t_A和t_B测试过程中状态相同，则称t_A和t_B相关，资源状态一致(Consistent State of Correlate Resource，CSCR)，否则，称之为相关资源状态相异(Inconsistent State of CorrelateResource，ISCR)。

工作流程：

1.1)软件测试任务集T＝{t₁，t₂，t₃，t₄，t₅，t₆，t₇，t₈}，软件资源集R＝{r₁，r₂，r₃，r₄，r₅，r₆}和任务与资源的占有情况为t₁<r₆>t₂<r₃，r₆>t₃<r₁，r₆>t₄<r₁，r₂>t₅<r₃>t₆<r₂，r₃>t₇<r₂，r₄>t₈<r₂，r₅>，且假设t₆控制相关于t₁，t₂的输出数据是t₃的输入数据。

本发明的测试序列建立思想是：对于给出的软件测试任务集和资源集若互相独立，各个任务对资源的占有情况互相独立，没有祖先关系，我们可以对其各个任务建立串行测试序列，其建立过程比较简单，若测试任务和资源占有情况如以上所示，建立测试序列思想如下：

第一步：分析此八个任务和六个资源占有情况，由于t₂的输出数据是t₃的输入数据，所以t₂测试在t₃之前，t₁测试资源集r₆也是t₂测试所要占有的资源集，t₂还多占有一个资源集r₃与t₁并无关系，因此可安排t₁在t₂测试之前，t₃和t₄共同占有资源集r₁，可安排t₃在t₄测试之前，所以可得测试序列图2。

第二步：t₅与t₂共同占有资源集r₃，并且t₅和t₁占有资源集各不相同，所以可以安排t₅在t₂测试之前，t₅和t₁并行测试，由于t₂和t₆共同占有资源集r₃，且t₃和t₆所占有的资源集各不相同，t₄和t₆共同占有资源集r₂，t₆控制相关于t₁，所以可安排t₆在t₂测试之后，t₃和t₆并行测试，t₆在t₄测试之前，生成序列图3。

第三步：t₇和t₈共同占有资源集r₂，t₈和t₆共同占有资源集r₂，t₇与r₅和t₁占有资源各不相同，t₈和t₂占有资源各不相同，所以可安排，t₇与t₅和t₁并行测试，t₈和t₂并行测试，t₇在t₈测试之前，t₈在t₆测试之前，生成序列图4。

1.2)完成了软件并行测试序列的建立，但图4不能很好的反应资源相互共享，依赖关系，下边建立基于着色petri网的并行测试模型，用椭圆表示库所，用矩形表示变迁。，两个或两个以上的标记构成了复合标记类型，用<r_i，r_j>表示。同时，还需要为每个颜色的标记声明一个变量，并将变量绑定到相应的标记，类型声明：

Type  r₁＝with r₁，Type  r₂＝with r₂，Type  r₃＝with r₃

Type  r₄＝with r₄，Type  r₅＝with r₅，Type  r₆＝with r₆

Type H＝with<r_i，r_j>，Var<r_i，r_j>：H，Var  v_i：ri＝1，2，3，…6

图5中有色标记均用资源名称标注出来，弧表达式和警界函数表达式中的变量v₁，v₂，v₃，v₄，v₅，v₆，分别对应着标记颜色r₁，r₂，r₃，r₄，r₅，r₆，，因此变迁的绑定时确定的，可将引发步称为变迁，将引发序列称为变迁序列，

1.3)完成了软件并行测试的着色petri网模型的建立，下面运用可达树分析方法对所建立的模型进行分析，其步骤包括以下部分。

//---可达性算法

FindFunc(v){

int Node[S_count]；

int Flag＝0；

NodeCopy(v，*Node[])；//获取节点Token集

NodeFind(Node[])；

for(int i＝0；i＜Keep_count；i++){

Flag＝NodeCmp(Node[])；

if(Flag)

print(“M可达”)；

else print(“M不可达”)；}}

//查找

NodeFind(Node[]){

for(int i＝0；i＜Node_count；i++){

Find(Node[i])；//比较

Keep(i)；}}//记录

//比较

int NodeCmp(Node[]){

for(int i＝0；i＜Root_count；i++){

if(Find(Node[i]))；

Return 1；}}

初始标记M₀＝((p₁，r₆)(p₉，r₃)(p₁₀，r₂，r₄)表示系统在初始状态下所有资源都可供分配。在初始标识M₀下，变迁t₁，t₅，t₇是并发使能的。

第一步：在初始标记M₀＝((p₁，r₆)(p₉，r₃)(p₁₀，r₂，r₄))t₂，t₈下，进行变迁t₁，t₅，t₇并行测试，变迁结束后，得到新的库所和托肯，((p₂，r₆)(p₃，r₃)(p₁₁，r₂，r₄)

第二步：变迁形成的库所加入新的成员库所M₁＝((p₂，r₆)(p₃，r₃)(p₁₁，r₂，r₄)(p₁₂，r₅))进行第二次变迁，t₂，t₈并行测试。

第三步：变迁后形成新的标识M₂＝((p₄，r₃，r₆)(p₅，r₁)(p₁₃，r₂，r₅)(p₁₀，r₄))，同理方法进行t₃，t₆变迁，按此方法我们得到可达树图6。

图6可达树各结点中库所所包含的标记不超过两个，且当库所包含两个标记时，标记颜色各不相同，因此所建图5petri网是安全的，有界的。

可达树中各变迁至少引发一次，没有从不引发的变迁。树中每个标号都有后继标号，即每个标号都是可以引发的。对于可达集R(M₀)，M₀＝((p₁，r₆)(p₉，r₃)(p₁₀，r₂，r₄)，每一标号M′都有一条从根M₀到M′的变迁路径，即

(β＞M′.根据活性的定义，可知图5的Petri网是活的，不会有死锁发生。

在引发变迁t₆前，其它变迁都只能引发有限次，对于任意一个变迁，在它引发之前，其它变迁都只能引发有限次，因此图5的petri网是公平的。

M₀到M₄之间可以周而复始的进行，形成一个闭环，所以图5所建立的petri网是可逆的。

Claims (3)

1.一种基于着色petri网的软件并行测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1.1)根据测试任务集和资源集，分析其为父任务，子任务，祖先任务，数据相关，资源相关或控制相关。

1.2)依据分析结果，若其各自资源独立，并无相互依赖关系，测试任务对于各自的所占有的资源也相互独立，可把它归为串行测试，若测试任务和资源相互依从，互为父任务，子任务，祖先任务，并且数据相关，资源相关，控制相关，可把它归为并行测试。

1.3)对于串行测试和并行测试建立各自所对应的petri网模型。

1.4)对于各自的模型建立可达树。

1.5)对于可达树模型进行可达性分析和验证。

2.本发明根据根据测试任务集和资源集之间的关系，其特征是对软件测试对象进行分析归类，其分析方法所述1.1)。属于串行调度的建立串行测试序列集，属于并行的我们依据并行调度算法建立并行测试序列集。这种软件测试方法可以在相同时间内测试多个软件对象，提高了测试效率，对贵重设备的共享来节约测试成本。

3.本发明对于软件并行测试建立起了着色petri网模型，其方法所述1.2)。其特征是根据着色petri网的可达性方法对其进行分析和验证，其分析验证所述1.3)。解决了软件并行测试执行覆盖率问题。

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