CN112181747A - 系统故障注入方法、注入装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请实施例中提供了一种系统故障注入方法、注入装置及存储介质，系统故障注入方法在箭上系统应用程序运行到设定位置或者设定时间时触发故障信息查询，故障信息查询是在故障库中进行的，所述故障库包括一种或多种箭上系统的故障信息，然后根据故障信息查询提取相应的故障信息，最后将相应的故障信息注入箭上系统。本申请在保证故障需求以及生成的要求下，通过箭上系统运行特定运行位置或者设定时间时触发故障进行故障提取和注入，使故障顺利平滑的注入箭上系统，实现了故障评测的准确性。解决现有技术中因存在故障注入过程不顺利造成的评测结果不准确的问题。

Description

系统故障注入方法、注入装置及存储介质

技术领域

本申请属于计算机技术领域，具体地，涉及一种系统故障注入方法、注入装置及存储介质。

背景技术

可靠性是衡量火箭控制系统性能的一项重要指标，容错技术利用硬件、软件、时间、信息等方面的冗余实现了对系统运行时所出现错误的屏蔽，容错技术是保证系统可靠性的主要技术。当前火箭控制系统都不同程度的采用了容错机制来保证系统的可靠性，形成了广为使用的容错系统。其中，故障测试技术是评测系统可靠性的一项有效有段。故障测试技术通过人为地向系统中引入故障，加速系统失效，故障注入过程涉及对故障库的分类并根据故障设定参数进行故障提取，最后在被测系统合适的运行场景下进行故障注入，是一个复杂的过程，通过故障注入能够测试并评估系统的容错性能，其评测结果的准确性对于保证系统的可靠性具有重要意义。

而目前的故障测试技术大多存在因故障注入过程不顺利造成的评测结果不准确的问题。

发明内容

本发明提出了一种系统故障注入方法、注入装置及存储介质，旨在解决现有技术中的故障测试技术大多存在故障注入过程不顺利造成的评测结果不准确的问题。

根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种系统故障注入方法，包括以下步骤：

在箭上系统应用程序运行到设定位置或者设定时间时触发故障信息查询；所述故障信息查询是在故障库中进行的，所述故障库包括一种或多种箭上系统的故障信息；

根据故障信息查询提取相应的故障信息；

将相应的故障信息注入箭上系统。

根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种系统故障注入装置，具体包括：

故障触发模块，用于在箭上系统应用程序运行到设定位置或者设定时间时触发故障信息查询；所述故障信息查询是在故障库中进行的，所述故障库包括一种或多种箭上系统的故障信息；

故障提取模块，用于根据故障信息查询提取相应的故障信息；

故障注入模块，用于将所述相应的故障信息注入箭上系统。

根据本申请实施例的第三个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；计算机程序被处理器执行以实现系统故障注入方法。

采用本申请实施例中的系统故障注入方法以及装置，在箭上系统应用程序运行到设定位置或者设定时间时触发故障信息查询，故障信息查询是在故障库中进行的，所述故障库包括一种或多种箭上系统的故障信息，然后根据故障信息查询提取相应的故障信息，最后将相应的故障信息注入箭上系统。本申请在保证故障需求以及生成的要求下，通过箭上系统运行特定运行位置或者设定时间时触发故障进行故障提取和注入，使故障顺利平滑的注入箭上系统，实现了故障评测的准确性。解决现有技术中因存在故障注入过程不顺利造成的评测结果不准确的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1中示出了根据本申请实施例的一种系统故障注入方法的步骤流程图；

图2中示出了根据本申请实施例的故障库的设计图；

图3中示出了根据本申请实施例的故障生成界面示意图；

图4中示出了根据本申请实施例的一种系统故障注入装置的结构示意图；

图5中示出了根据本申请实施例的系统故障注入装置的应用架构图一；

图6中示出了根据本申请实施例的系统故障注入装置的应用架构图二。

具体实施方式

在实现本申请的过程中，发明人发现当前火箭控制系统都不同程度的采用了容错机制来保证系统的可靠性，故障测试技术是评测系统可靠性的一项有效有段。通过人为地向系统中引入故障，加速系统失效，故障注入过程涉及对故障库的分类并根据故障设定参数进行故障提取，最后在被测系统合适的运行场景下进行故障注入，是一个复杂的过程，通过故障注入能够测试并评估系统的容错性能，而目前的故障测试技术大多存在因故障注入过程不顺利造成的评测结果不准确的问题。且由于故障需求复杂、故障生成困难和目标系统负载过重等问题，目前的评测系统无法为商业火箭全系统故障测试体系的构建提供技术支撑。

针对上述问题，本申请实施例中提供了一种系统故障注入方法、注入装置及存储介质，统故障注入方法，通过在箭上系统应用程序运行到设定位置或者设定时间时触发故障信息查询；所述故障信息查询是在故障库中进行的，所述故障库包括一种或多种箭上系统的故障信息，然后根据故障信息查询提取相应的故障信息，最后将相应的故障信息注入箭上系统。本申请在保证故障需求以及生成的要求下，通过箭上系统运行特定运行位置或者设定时间时触发故障进行故障提取和注入，使故障顺利平滑的注入箭上系统，实现了故障评测的准确性。

本申请的系统故障注入方法、注入装置从系统的优化性、灵活性和可重用性等方面出发，结合动态注入和静态注入的特点，提出了一种动态生成-静态存储-动态触发的故障注入系统，它将故障生成和故障触发从物理上分开，从而在保证评测准确性的前提下，解决了故障需求复杂、故障生成困难和目标系统负载过重等问题，实现了一个较为理想的故障注入系统。

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

图1中示出了根据本申请实施例的一种系统故障注入方法的步骤流程图。

如图1所示，系统故障注入方法包括以下步骤：

S101，在箭上系统应用程序运行到设定位置或者设定时间时触发故障信息查询。其中，故障信息查询是在故障库中进行的，故障库包括一种或多种箭上系统的故障信息。

S102，根据故障信息查询提取相应的故障信息。

S103，将所述相应的故障信息注入箭上系统。

图2中示出了根据本申请实施例的故障库的设计图。

具体的，如图2所示，故障库包括：

驻留型故障数据库，存储有在特定运行位置的故障信息；以及

触发型故障数据库，存储有与时间特性相关的故障信息。

其中，驻留型故障数据库包括特定流程故障、特定存储区域故障以及特定单机故障。

举例的，特定流程故障包括单项测试故障、综合检查故障以及模飞流程故障等；特定存储区域故障包括FLASH区域故障以及寄存器区域故障等；待定单机故障包括卫星导航模块故障以及惯组模块故障等。

其中，触发型故障数据库包括周期性故障、偶发性故障、不定期性故障和条件性故障。

举例的，周期性故障包括惯组数据故障以及时序模块数据故障等；偶发性故障包括数据通路阻塞故障以及操作系统调度故障等；不定期性故障包括以太网通路故障以及1553B总线通路故障等；条件性故障包括电气系统输入故障、惯组模块输入故障、指令输入故障以及诸元数据输入故障等。

具体的，S101中，故障信息包括故障类型以及故障参数。

故障生成分为两部分：包括故障库和故障生成界面。如图2所示故障库用于存储各类故障的抽象模型和某些具体故障。该故障库中包含了领域专家对系统可能发生的故障的预测，以及经验故障数据，模型中对每类故障进行抽象、使该类故障表现为几个参数的组合的形式。

例如，以太网链路故障可抽象为：帧头+通道指示+收发指示+指令ID+帧长度+上电时标的形式，并把通道指示可进一步设置为AA/BB/AB/BA等不同的故障类型，然后实现一个在某个特点时序点以太网链路发生特定故障的操作，以实现故障注入。对于抽象后没有参数的故障，如除零错误故障，只需在故障库中给出类型即可。用户可对该库进行添加和删除，可以实现故障快速更新。

图3中示出了根据本申请实施例的故障生成界面示意图。

如图3所示，故障生成界面为用户提供生成故障的接口，通过故障生成界面生成故障时，先从故障库中选择故障类型，然后在界面上填入该类型故障所需要的参数，即可快速生成故障。生成故障时还可以在界面上指定故障的时间特性，主机会根据该时间特性在指定的时刻生成相应的故障，该时间信息并不包括在故障信息内。因此，主机生成的故障信息内包含故障类型和故障的参数信息两部分。触发故障时也是根据故障类型选择相应的处理模块，然后从故障信息内提取参数进行处理。主机生成故障后，将故障信息放在自己的故障缓冲区中，供后续步骤故障查询和提取。

优选地，数据库跟随测试过程而及时更新。当用户输入新的故障模式时，会先按照数据库组织模式选择故障类型，最后生成故障的详细信息，并由故障生成系统将故障抽象为一个多元表达式，存储于数据库最后一级目录。用户生成的故障以及最近使用的故障均会先存储于一个缓冲池中，故障注入模块从缓冲池中选择待执行故障，避免多次大量的读取数据库，节省时间，提高可靠性。

本实施例中，故障库设计基于专家系统以及用户定制的故障生成模式，可实现经典案例与任务特色相结合的故障实例生成，并且提供故障实例抽象和覆盖率计算，确保故障实例生成的全面性。

S102中将故障信息从故障缓冲区提取出来，通过通讯介质存放到箭上系统目标机可以访问到的一块存储区内。该存储区以故障链表的形式存在，用以存放生成的各类故障信息。

具体的，S101中，在箭上系统应用程序运行到设定位置或者设定时间时触发故障信息查询。触发故障信息查询主要完成两个功能：运行目标程序和触发故障。在逻辑结构上可分为两部分：改进的目标系统和一个后台监控进程。

改进的目标系统负责运行被测程序并触发驻留型故障，它通过在被测的系统内可能发生故障的位置添加故障查询语句而成。如在某个分支前添加以下查询语句，根据用户注入故障的参数执行不同的分支。

//以下为系统添加代码

if(location_fault_flag)//判断是否有相关故障

{

State＝location_fault_buffer[n]；//提取故障参数

Location_fault_flag＝0；

}

//以下为源程序部分

if(state＝＝1)

{

Handle_State1()；

}

Else

{

Handle_others()；

}

这样，当程序运行到这个位置时，首先判断是否有相关故障，通过查询故障链表内是否有与本位置对应的故障，来决定是否进行故障注入。

其它的，后台监控进程是一个常驻任务，用来循环监测故障链表内是否有触发型故障，如果有，则触发该故障。时间相关的故障信息由主机系统根据用户设置定时的生成的故障信息并通过故障注入模块存储在故障链表中。该任务从故障链表内提取故障信息后根据故障类型来决定该调用的函数体，例如以下语句。

当某一运行条件例如监控时间达到时，则从缓冲区中提取对应的故障信息进行故障注入。

本实施例采用了基于改进型目标系统的故障传递和触发机制，采用“内存识别”方式的故障传递和基于后台监控的故障触发机制，可以保证故障传递的可靠性和触发时机的灵活性。

优选地，在S103后，还包括以下步骤：

在箭上系统运行故障信息后对运行结果进行采集和处理生成故障测试结果。具体的，包括：

采集回收目标系统运行故障后的故障运行结果数据；

根据所述故障运行结果数据进行故障率计算、故障可能原因分析以及故障详细信息展示并生成测试结果。

实施例2

图4中示出了根据本申请实施例的故障生成界面示意图。

如图4所示，系统故障注入装置具体包括：

故障触发模块10，用于在箭上系统应用程序运行到设定位置或者设定时间时触发故障信息查询。其中，故障信息查询是在故障库中进行的，故障库包括一种或多种箭上系统的故障信息；

故障提取模块20，用于根据故障信息查询提取相应的故障信息；

故障注入模块30，用于将所述相应的故障信息注入箭上系统。

故障生成后即存储于数据库中，驻留型故障数据库主要存储特定位置的故障，包括软件运行到特定流程、访问特定存储区域的数据以及与特定单机交互时会产生的故障。

触发型数据库主要存储与时间特性相关的故障数据，包括周期性故障即每运行一段时间即可产生的故障、偶发性故障即偶然发生的故障如数据通路突然阻塞等、不定期性故障和条件性故障，不定期性故障会产生多次，但是频率不稳定，如以太网主主通路不定期断开，条件性故障即在执行完特定时序才会出现的故障。

进一步的，系统故障注入装置还包括故障分析预测模块，故障分析预测模块在箭上系统运行故障信息后对运行结果进行采集和处理生成故障测试结果。

故障分析预测模块具体包括：

结果回收单元，用于采集回收目标系统运行故障后的故障运行结果数据。

数据处理单元，用于根据所述故障运行结果数据进行故障率计算、故障可能原因分析以及故障详细信息展示并生成测试结果。

具体的，结果回收单元主要负责将故障注入后的结果回收，以及其他操作结果的回收和传送。因为大部分的后台操作均在主控机上进行，上位机运行的用户界面无法感知，这就要求将在主控机上进行的操作的结果收集后送回到上位机上进行分析，所以结果回收模块需要提交操作结果记录和注入结果记录两类结果。结果回收采用文本报告方式，收集系统对各注入故障的反应和对各种操作的反应，将其发送给数据处理模块。

具体的，数据处理单元主要功能为接收到结果回收模块发出的结果报告后，针对报告中的数据解析系统的反应。

在完成故障激励和故障测试后，对本次测试的结果机进行采集和数据处理，用于测试结果判定和预测。

图5和图6中示分别出了根据本申请实施例的系统故障注入装置的应用架构图一以及应用架构图二。

如图5所示，系统故障注入装置的应用架构的主体部分由上位机-主控机-目标机三个部分组成，目标机即箭上控制系统。其中，上位机控制故障的选择，回收结果后的数据计算，以及一切的用户交互操作。主控机负责故障注入和箭上系统运行故障监测等与接口相关的操作和实时性强的操作。

具体的，如图2所示，上位机的控制模块控制箭上控制系统执行不同的流程；故障注入模块将上位机生成的故障注入其中；心跳监测模块负责追踪注入的执行，并且在必要时收集目标系统数据；结果回收模块在线收集结果数据，将收集的数据送往上位机交由数据处理模块进行离线的数据处理和分析；故障注入模块支持不同的故障模型注入，注入的故障是根据用户输入或系统自动从故障库中提取的。

主机系统可根据用户的需要灵活地生成各类故障。故障生成后静态地存储在目标系统可以访问到的某快存储区中，该存储区以故障链表的形式存在，用来存储不同类型的故障。目标系统负责运行变异的被测程序，并在适当的时候通过查询的方式从故障链表中提取故障信息并触发故障。本模型中，将故障分为驻留型故障和触发型故障，针对每种类型的故障目标系统都由相应的机制进行处理。系统运行时，在主机上可以根据需要灵活地生成不同类型的故障，在目标机上通过查询的方式从故障链表内提取故障信息并触发各类故障，因此，故障的生成是动态的，故障的存储是动态的，故障的触发是运行时动态触发的，从而实现了系统的灵活性和可重用性。

故障从主机到目标机的过程为，故障注入模块从故障缓冲区将故障信息取出，通过通讯介质，存放到目标机可以访问到的一块存储区内。该存储区以故障链表的形式存在，用以存放主机生成的各类故障信息。因此，该故障链表成了主机和目标机之间传递故障信息的中介。

故障注入装置从功能上可分为四个模块：故障生成模块、故障存储与更新模块、故障触发模块及故障分析预测模块。故障生成模块负责根据用户的需要灵活地提取故障，故障存储及更新模块负责将故障跟随测试过程而及时更新，故障触发模块负责运行被测系统并从故障链表中提取各类故障信息并触发，故障分析预测模块负责对故障测试后的数据采集、分析和预测。

本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行以实现如上任一内容所提供的系统故障注入方法。

本申请提出了一种动态生成-静态存储-动态触发的故障注入方法，故障用例灵活动态生成，故障的抽象描述静态存储于故障信息数据库，而故障的触发时则在运行时灵活决定，实现了灵活可控的故障注入模式，减少了系统运行负担。

本申请实施例中的系统故障注入方法以及装置基于专家系统及用户定制的故障用例生成模式，为提高故障测试的覆盖性，采用经典案例故障库、面向任务定制的故障和用户自定义故障相结合的方式生成故障。经典故障案例库是从历史飞行试验中累积的故障启示录中提炼而来，用户自定义故障则于任务相关，确保故障的覆盖性。

本申请实施例中的系统故障注入方法以及装置基于改进型目标系统的故障传递和触发机制，改进的目标系统负责运行被测程序并触发驻留型故障，它通过在被测的系统内可能发生故障的位置添加故障查询语句而成。采用“内存识别”方式的故障传递和基于后台监控的故障触发机制，可以保证故障传递的可靠性和触发时机的灵活性。

本申请系统故障注入方法以及装置可适应各型运载火箭飞行控制软件的可靠性测试，所有关键技术及关键思想具有普适性的特点。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种系统故障注入方法，其特征在于，包括以下步骤：

在箭上系统应用程序运行到设定位置或者设定时间时触发故障信息查询；所述故障信息查询是在故障库中进行的，所述故障库包括一种或多种箭上系统的故障信息；

根据故障信息查询提取相应的故障信息；

将所述相应的故障信息注入箭上系统。

2.根据权利要求1所述的一种系统故障注入方法，其特征在于，所述故障库包括：

驻留型故障数据库，存储有在特定运行位置的故障信息；以及

触发型故障数据库，存储有与时间特性相关的故障信息。

3.根据权利要求2所述的一种系统故障注入方法，其特征在于，所述驻留型故障数据库包括特定流程故障、特定存储区域故障以及特定单机故障；所述触发型故障数据库包括周期性故障、偶发性故障、不定期性故障和条件性故障。

4.根据权利要求1所述的一种系统故障注入方法，其特征在于，所述故障信息包括故障类型以及故障参数。

5.根据权利要求1所述的一种系统故障注入方法，其特征在于，在所述将所述相应的故障信息注入箭上系统后还包括：

在箭上系统运行故障信息后对运行结果进行采集和处理生成故障测试结果。

6.根据权利要求5所述的一种系统故障注入方法，其特征在于，所述在箭上系统运行故障信息后对运行结果进行采集和处理生成故障测试结果，具体包括：

采集回收目标系统运行故障后的故障运行结果数据；

根据所述故障运行结果数据进行故障率计算、故障可能原因分析以及故障详细信息展示并生成测试结果。

7.根据权利要求1所述的一种系统故障注入方法，其特征在于，所述故障库以故障链表的形式存储。

8.一种系统故障注入装置，其特征在于，具体包括：

故障触发模块，用于在箭上系统应用程序运行到设定位置或者设定时间时触发故障信息查询；所述故障信息查询是在故障库中进行的，所述故障库包括一种或多种箭上系统的故障信息；

故障提取模块，用于根据故障信息查询提取相应的故障信息；

故障注入模块，用于将所述相应的故障信息注入箭上系统。

9.根据权利要求8所述的系统故障注入装置，其特征在于，还包括：

故障分析预测模块，在箭上系统运行故障信息后对运行结果进行采集和处理生成故障测试结果。

10.根据权利要求8所述的系统故障注入装置，其特征在于，所述故障分析预测模块具体包括：

结果回收单元，用于采集回收目标系统运行故障后的故障运行结果数据；

数据处理单元，用于根据所述故障运行结果数据进行故障率计算、故障可能原因分析以及故障详细信息展示并生成测试结果。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求1-7任一项所述的系统故障注入方法。

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