CN117453505A - 软件性能测试工具时间参数校准装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种软件性能测试工具时间参数校准装置及方法，涉及软件测试技术领域。所述软件性能测试工具时间参数校准装置包括用于为软件性能测试工具提供运行平台的校准工控机和与所述校准工控机相连接用于运行软件的服务器，其中：所述校准工控机上设有实时操作系统和用于植入所述软件性能测试工具的探针插件，所述校准工控机上设有PCIE接口，所述PCIE接口连接有应激计时模块，所述应激计时模块连接有授时模块和/或原子钟模块。本发明实施例能够对软件性能测试工具时间参数进行校准，从而保障软件时间特性参数测量结果的准确可靠，进一步促进软件产业的高质量发展，提升装备系统性能。
Description
技术领域
本发明涉及软件测试技术领域，特别是指一种软件性能测试工具时间参数校准装置及方法。
背景技术
软件测试是在规定的条件下，通过手动或自动方式运行或测量系统对软件进行操作，以检查系统是否满足规定要求或找出预期结果与实际结果之间的差异的过程。软件测试是发现程序中的错误，保证软件质量，检查软件是否符合客户要求的重要环节。通过软件测试尽可能发现软件本身错误而造成的功能不正常、死机、数据丢失、非正常中断等现象，从而促使开发者进行修复，提高软件产品的质量，满足功能要求。软件测试的主要目的包括：(1)通过软件测试发现问题和缺陷，帮助开发人员发现开发过程中的问题，包括软件开发模式、工具和技术上的问题和不足，从而预防下一个缺陷；(2)软件测试可以用最少的人力、物力和时间来发现软件中隐藏的缺陷，保证软件的质量，为以后的软件测试积累丰富的经验；(3)软件测试可以验证软件是否满足用户的需求，评估和衡量软件质量，为评审软件提供有力的依据；(4)软件测试可以记录软件运行过程中产生的一些数据，从而为决策提供数据支持，并可以降低同类型产品开发遇到问题的风险。
软件测试的对象是软件本身，是通过一系列人工或自动化测试，来检验软件产品是否满足预期需求、功能是否完备、是否存在导致期望的运行结果和实际运行结果间出现差异等一系列软件共性的问题，包括功能完备性、维护性、易用性、故障、失效、缺陷等。软件测试的基础是软件性能测试工具。软件性能测试工具的主要作用是通过模拟生产环境中的真实业务操作，对被测试软件实行压力负载测试，监视被测试软件在不同业务、不同压力性能下的性能表现。尽管软件测试、评价或评估能够发现软件功能中存在的不足和缺陷，验证软件的功能和性能是否满足用户的需求，但是不能确定软件量值的准确性。由于软件测试的指标参数、测量方法和测量过程复杂，在实际测量工作中，对于同一款软件，不仅存在着由于使用不同测量工具或者在不同运行环境下的测量结果不一致的问题，还存在计算性能、存储、网络带宽、数据格式、计算方法等尚未形成统一计量标准导致的测量结果不确定性高的问题。
时间参数是软件性能测试中的基础性参数，对软件测试结果具有重大影响。软件性能测试的时间参数包括响应时间和周转时间等。由于软件性能测试工具运行在计算机平台上，操作系统环境、负载、算法模型、参数取值、数据修约等多种软硬件因素的影响造成了时间参数测量结果存在差异，软件时间参数的量值准确无法得到可靠保障，导致通过了测评的软件还存在质量问题，在一定程度上影响了装备系统的可靠性。
针对目前软件测试工具对时间参数测量结果存在不确定性高，量值准确性无法保障等问题，亟需建立软件性能测试工具时间参数校准方法和校准装置，保障软件时间特性参数测量结果的准确可靠，进一步促进软件产业的高质量发展，提升装备系统性能。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种能够对软件性能测试工具时间参数进行校准，从而保障软件时间特性参数测量结果准确可靠的软件性能测试工具时间参数校准装置及方法。
一方面，一种软件性能测试工具时间参数校准装置，包括用于为软件性能测试工具提供运行平台的校准工控机和与所述校准工控机相连接用于运行软件的服务器，其中：
所述校准工控机上设有实时操作系统和用于植入所述软件性能测试工具的探针插件；
所述校准工控机上设有PCIE接口，所述PCIE接口连接有应激计时模块，所述应激计时模块连接有授时模块和/或原子钟模块。
另一方面，利用上述的软件性能测试工具时间参数校准装置对软件性能测试工具响应时间进行校准的方法，包括：
步骤101：将软件性能测试工具安装在校准工控机中，并完成初始化程序；
步骤102：校准工控机中的软件性能测试工具向服务器发送校准请求指令；
步骤103：探针插件触发并将指令写入内存；
步骤104：实时操作系统通过共享内存获取指令并转发给PCIE接口；
步骤105：应激计时模块通过PCIE接口获取指令并生成高精度时间戳TAi；
步骤106：校准工控机中的软件性能测试工具收到服务器返回的数据；
步骤107：探针插件触发并将停止计时的指令写入内存；
步骤108：实时操作系统通过共享内存获取指令并转发给PCIE接口；
步骤109：应激计时模块通过PCIE接口获取指令并添加高精度时间戳TBi；
步骤110：基于应激计时模块生成的高精度时间戳计算软件性能测试工具单次响应时间校准值XCi；
步骤111：重复步骤102-110，计算获得软件性能测试工具响应时间校准值
再一方面，利用上述的软件性能测试工具时间参数校准装置对软件性能测试工具周转时间进行校准的方法，包括：
步骤201：将软件性能测试工具安装在校准工控机中，并完成初始化程序；
步骤202：校准工控机中的软件性能测试工具向服务器发送校准请求指令；
步骤203：探针插件触发并将指令写入内存；
步骤204：实时操作系统通过共享内存获取指令并转发给PCIE接口；
步骤205：应激计时模块通过PCIE接口获取指令并生成高精度时间戳TSi；
步骤206：校准工控机中的软件性能测试工具收到服务器返回的数据，进行页面前端解析渲染，完成整个事务；
步骤207：探针插件触发并将停止计时的指令写入内存；
步骤208：实时操作系统通过共享内存获取指令并转发给PCIE接口；
步骤209：应激计时模块通过PCIE接口获取指令并添加高精度时间戳TEi；
步骤210：基于应激计时模块生成的高精度时间戳计算软件性能测试工具单次周转时间校准值YCi；
步骤211：重复步骤202-210，计算获得软件性能测试工具周转时间校准值
本发明实施例的软件性能测试工具时间参数校准装置及方法，能够对软件性能测试工具时间参数进行校准，从而保障软件时间特性参数测量结果的准确可靠，进一步促进软件产业的高质量发展，提升装备系统性能。本发明设计的软件性能测试工具时间参数校准装置的响应时间测量误差优于1微秒，而软件性能测试工具时间参数测试系统的测量误差通常大于1毫秒，因此，软件性能测试工具时间参数校准装置的时间测量精度远高于软件性能测试工具时间参数测试系统的时间测量精度。软件性能测试工具时间参数校准装置中的时间量可以溯源至国家基准和国际基准(UTC)，可以确保时间量值的准确可靠。通过本发明设计的校准装置可以对软件性能测试工具的时间参数进行实时监控和精确测量，进而对软件性能测试工具的性能进行评估。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明的软件性能测试工具时间参数测量示意图；
图2为本发明的软件性能测试工具时间参数校准装置的结构示意图；
图3为本发明的软件性能测试工具时间参数校准装置的原理示意图；
图4为本发明利用软件性能测试工具时间参数校准装置对时间参数进行校准的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
首先对本发明实施例的工作原理进行说明如下：
1.软件性能测试工具响应时间校准
软件性能测试工具响应时间(Response Time)定义为客户端请求开始时间和服务器返回数据到客户端时间的差值。软件性能测试工具使用测试用例，模拟用户访问，向软件(可以为任意可稳定运行的软件)发出请求，测量软件响应请求所需时间。一个请求发出去之后，需要经过网络传输、DNS解析等步骤才能到达服务器，服务器处理完之后，经由网络传输返回客户端，而客户端接收到以后进行解析。一个请求的传输路径如图1所示。软件性能测试工具测量得到的响应时间包括请求传输的时间和响应传输的时间，而服务器也可能是多层处理，因此测量得到的响应时间由网络传输时间、服务器处理时间、网络延迟等组成。响应时间＝网络传输(请求)时间+服务器处理(一层或多层)时间+网络传输(响应)时间。
对于软件性能测试工具响应时间的校准，本发明通过精确测量客户端发送请求的时间与收到服务器返回数据的时间之差获得时间参数校准值。通过将软件性能测试工具安装在校准装置的工控机中，使用标准用例，模拟用户向系统发出请求，监测被校软件(即服务器)响应这些请求所需时间。第i次响应时间的校准值XCi为：
XCi＝TRi-TSi (1)
其中，TRi为第i次收到响应数据的时间；
TSi为第i次发出请求的时间；
响应时间的校准结果为：
其中，N为用于校准响应时间的用例总数。
本发明设计并制造的软件性能测试工具时间参数校准装置主要由校准工控机、探针插件、RTX实时操作系统、PCIE接口、应激计时模块(包含FPGA和ARM板卡等)、授时模块(北斗或GPS)、原子钟模块(铯原子钟或铷原子钟等)、服务器、数据库服务器、通信线缆等软硬件构成。本发明设计的校准装置结构组成如图2所示。软件性能测试工具时间参数校准装置的基本工作原理是通过在软件性能测试工具客户端中植入探针插件，在软件性能测试工具客户端发送请求指令时同步触发应激计时模块生成高精度时间戳，以及在软件性能测试工具客户端收到返回数据时同步触发应激计时模块生成高精度时间戳，利用高精度时间戳的差值计算软件性能测试工具时间参数的校准值。虽然应激计时模块被触发生成高精度时间戳的时间与软件性能测试工具实际的请求指令发送的时间存在时延，但是应激计时模块被二次触发生成高精度时间戳的时间与软件性能测试工具实际的返回数据的时间亦存在时延，理论上两者大小相等且可以互相抵消。图3展示了软件性能测试工具时间参数校准装置的原理示意图，其中，应激计时模块触发的时间与软件性能测试工具发送请求的时间差为ΔTSA，应激计时模块收到返回数据指令而二次触发的时间与软件性能测试工具收到返回数据的时间差为ΔTRB，则两者满足如下关系：
ΔTSA＝ΔTRB (3)
XCi＝TRi-TSi＝TBi-TAi (4)
式中，
TAi为应激计时模块收到发送请求指令的时间；
TBi为应激计时模块收到返回数据指令的时间。
在本发明中，软件性能测试工具单次响应时间XCi的大小为毫秒量级，而ΔTSA和ΔTRB的大小则为微秒量级，可显著降低校准装置的测量误差。
也即一方面，本发明实施例提供一种软件性能测试工具时间参数校准装置，如图2所示，包括用于为软件性能测试工具提供运行平台的校准工控机1和与校准工控机1相连接用于运行软件(可以为任意可稳定运行的软件)的服务器2，其中：
校准工控机1上设有实时操作系统11(具体可以为RTX实时操作系统)和用于植入软件性能测试工具的探针插件12；
校准工控机1上设有PCIE接口3，PCIE接口3连接有应激计时模块4，应激计时模块4连接有授时模块5和/或原子钟模块6。
下面对本发明实施例的软件性能测试工具时间参数校准装置的构成进行简要说明。
校准工控机1主要用于对整个校准装置进行管理和控制，为软件性能测试工具提供运行平台，存储所有数据信息。
探针插件12主要功能：(1)在软件性能测试工具客户端发送请求指令时同步触发应激计时模块4产生高精度时间戳；(2)在软件性能测试工具客户端收到返回数据时同步触发应激计时模块4产生高精度时间戳；(3)获取应激计时模块4记录的高精度时间戳信息，并根据算法计算响应时间。
实时操作系统11的功能是提高校准工控机CPU多核调度时间精度，提升上层软件与驱动软件的实时性能；该系统能以低中断延迟执行高速实时操作，提供优于1微秒的时钟中断最大延迟响应时间。
授时模块5具体可以采用北斗卫星导航系统或全球定位系统(GPS)，其功能是对校准装置进行授时，确保校准装置的时间量直接溯源至国家时间基准或国际基准(UTC)。
原子钟模块6具体可以采用铯原子钟或铷原子钟，其功能是给应激计时模块4输入一个高度稳定且精确的频率参考，确保应激计时模块4生成高精度的时间戳记，用于软件性能测试工具时间参数的校准。原子钟模块6同样可以直接溯源至国家时间/频率基准，确保校准数据的准确可靠。
应激计时模块4具体可以采用FPGA和ARM板卡组合而成，其功能是添加高精度时间戳，并提供高精度时延测量计算能力。应激计时模块4的时延测量精度可达到纳秒级。
PCIE接口3主要功能是实现应激计时模块4与校准工控机1之间高速实时通信。
本发明设计的校准装置中还包括通信线缆主要用于实现校准工控机1和服务器2的连接与通信。服务器2具体可以包括依次连接的业务服务器21(如NAS服务器)和数据服务器22(即数据库服务器)。
本发明设计的软件性能测试工具时间校准装置采用北斗或GPS授时，以及原子钟提供频率参考，通过利用应激计时模块4的高精度时间戳计算时间参数校准值，其测量精度可达到纳秒级。本发明中软件性能测试工具时间参数校准装置对请求指令时间和数据返回时间进行采集、分析和计算，实现对软件性能测试工具时间参数的校准。图4展示了软件性能测试工具时间参数校准的流程图。也即另一方面，本发明实施例提供一种利用上述的软件性能测试工具时间参数校准装置对软件性能测试工具响应时间进行校准的方法，可以包括：
步骤101：将软件性能测试工具安装在校准工控机1中，并完成初始化程序；
本步骤中，将软件性能测试工具安装在校准工控机1上，校准工控机1与服务器2之间通过网线直接联通，并完成初始化程序。
步骤102：校准工控机1中的软件性能测试工具向服务器2发送校准请求指令；
步骤103：探针插件12触发并将指令写入内存；
上述步骤102-103中，配置软件性能测试工具参数，选择标准测试用例，并将请求指令发送给服务器2，探针插件12同步触发并将指令写入内存。
步骤104：实时操作系统11通过共享内存获取指令并转发给PCIE接口3；
步骤105：应激计时模块4通过PCIE接口3获取指令并生成高精度时间戳TAi；
步骤106：校准工控机1中的软件性能测试工具收到服务器2返回的数据；
步骤107：探针插件12触发并将停止计时的指令写入内存；
步骤108：实时操作系统11通过共享内存获取指令并转发给PCIE接口3；
步骤109：应激计时模块4通过PCIE接口3获取指令并添加高精度时间戳TBi；
步骤110：基于应激计时模块4生成的高精度时间戳计算软件性能测试工具单次响应时间校准值XCi；
本步骤中，可以是校准工控机1执行计算过程，然而优选探针插件12执行计算过程。
步骤111：重复步骤102-110，计算获得软件性能测试工具响应时间校准值
本步骤中，响应时间校准值的计算公式可以为：
其中，N为用于校准响应时间的用例总数。
为更好的给出校准建议，所述步骤111可以包括：
通过比对软件性能测试工具响应时间示值和响应时间校准值/>生成软件性能测试工具响应时间校准报告。
进一步的，所述步骤111还可以包括：
若响应时间满足则判定软件性能测试工具合格；若响应时间满足/>则判定软件性能测试工具不合格。
2.软件性能测试工具周转时间校准
测试整个事务处理的交互过程，其中包括了软件的处理时间。事务可以为发送一个文件、完成一次点、存储一次数据、完成一次数据库查询等。基于标准测试用例进行测试，通过测试工具计算每个事务的开始时间和完成时间的差值。测量得到的周转时间包括网络传输(请求)时间、服务器处理(一层或多层)时间、网络传输(响应)时间、页面前端解析渲染时间。第i次周转时间Yi为：
YCi＝TEi-TSi (5)
其中，TEi为第i次事务结束时间；
TSi为第i次事务开始时间；
周转时间的校准结果为：
其中，M为用于校准周转时间的用例总数。
软件性能测试工具周转时间校准原理和响应时间校准原理类似，仅需将软件探针第二次触发的时间(探针位置)变更为整个事务结束的时间即可。也即再一方面，本发明实施例提供一种利用上述的软件性能测试工具时间参数校准装置对软件性能测试工具周转时间进行校准的方法，包括：
步骤201：将软件性能测试工具安装在校准工控机1中，并完成初始化程序；
步骤202：校准工控机1中的软件性能测试工具向服务器2发送校准请求指令；
步骤203：探针插件12触发并将指令写入内存；
步骤204：实时操作系统11通过共享内存获取指令并转发给PCIE接口3；
步骤205：应激计时模块4通过PCIE接口3获取指令并生成高精度时间戳TSi；
步骤206：校准工控机1中的软件性能测试工具收到服务器2返回的数据，进行页面前端解析渲染，完成整个事务；
步骤207：探针插件12触发并将停止计时的指令写入内存；
步骤208：实时操作系统11通过共享内存获取指令并转发给PCIE接口3；
步骤209：应激计时模块4通过PCIE接口3获取指令并添加高精度时间戳TEi；
步骤210：基于应激计时模块4生成的高精度时间戳计算软件性能测试工具单次周转时间校准值YCi；
步骤211：重复步骤202-210，计算获得软件性能测试工具周转时间校准值
上述步骤201-211与前述步骤101-111类似，此处不再赘述。
本步骤211中，周转时间校准值的计算公式可以为：
其中，M为用于校准周转时间的用例总数。
为更好的给出校准建议，所述步骤211可以包括：
通过比对软件性能测试工具周转时间示值和周转时间校准值/>生成软件性能测试工具周转时间校准报告。
进一步的，所述步骤211还可以包括：
若周转时间满足则判定软件性能测试工具合格；若周转时间满足/>则判定软件性能测试工具不合格。
综上，本发明实施例的软件性能测试工具时间参数校准装置及方法，能够对软件性能测试工具时间参数进行校准，从而保障软件时间特性参数测量结果的准确可靠，进一步促进软件产业的高质量发展，提升装备系统性能。本发明设计的软件性能测试工具时间参数校准装置的响应时间测量误差优于1微秒，而软件性能测试工具时间参数测试系统的测量误差通常大于1毫秒，因此，软件性能测试工具时间参数校准装置的时间测量精度远高于软件性能测试工具时间参数测试系统的时间测量精度。软件性能测试工具时间参数校准装置中的时间量可以溯源至国家基准和国际基准(UTC)，可以确保时间量值的准确可靠。通过本发明设计的校准装置可以对软件性能测试工具的时间参数进行实时监控和精确测量，进而对软件性能测试工具的性能进行评估。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种软件性能测试工具时间参数校准装置，其特征在于，包括用于为软件性能测试工具提供运行平台的校准工控机和与所述校准工控机相连接用于运行软件的服务器，其中：
所述校准工控机上设有实时操作系统和用于植入所述软件性能测试工具的探针插件；
所述校准工控机上设有PCIE接口，所述PCIE接口连接有应激计时模块，所述应激计时模块连接有授时模块和/或原子钟模块。
2.根据权利要求1所述的软件性能测试工具时间参数校准装置，其特征在于，所述应激计时模块包含FPGA和ARM板卡。
3.根据权利要求1所述的软件性能测试工具时间参数校准装置，其特征在于，所述授时模块采用北斗卫星导航系统或全球定位系统。
4.根据权利要求1所述的软件性能测试工具时间参数校准装置，其特征在于，所述原子钟模块采用铯原子钟或铷原子钟。
5.根据权利要求1所述的软件性能测试工具时间参数校准装置，其特征在于，所述服务器包括依次连接的业务服务器和数据服务器。
6.利用权利要求1-5中任一所述的软件性能测试工具时间参数校准装置对软件性能测试工具响应时间进行校准的方法，其特征在于，包括：
步骤101：将软件性能测试工具安装在校准工控机中，并完成初始化程序；
步骤102：校准工控机中的软件性能测试工具向服务器发送校准请求指令；
步骤103：探针插件触发并将指令写入内存；
步骤104：实时操作系统通过共享内存获取指令并转发给PCIE接口；
步骤105：应激计时模块通过PCIE接口获取指令并生成高精度时间戳TAi；
步骤106：校准工控机中的软件性能测试工具收到服务器返回的数据；
步骤107：探针插件触发并将停止计时的指令写入内存；
步骤108：实时操作系统通过共享内存获取指令并转发给PCIE接口；
步骤109：应激计时模块通过PCIE接口获取指令并添加高精度时间戳TBi；
步骤110：基于应激计时模块生成的高精度时间戳计算软件性能测试工具单次响应时间校准值XCi；
步骤111：重复步骤102-110，计算获得软件性能测试工具响应时间校准值
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤111中，所述响应时间校准值的计算公式为：
其中，N为用于校准响应时间的用例总数。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤111包括：
通过比对软件性能测试工具响应时间示值和响应时间校准值/>生成软件性能测试工具响应时间校准报告。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤111还包括：
若响应时间满足则判定软件性能测试工具合格；若响应时间满足/>则判定软件性能测试工具不合格。
10.利用权利要求1-5中任一所述的软件性能测试工具时间参数校准装置对软件性能测试工具周转时间进行校准的方法，其特征在于，包括：
步骤201：将软件性能测试工具安装在校准工控机中，并完成初始化程序；
步骤202：校准工控机中的软件性能测试工具向服务器发送校准请求指令；
步骤203：探针插件触发并将指令写入内存；
步骤204：实时操作系统通过共享内存获取指令并转发给PCIE接口；
步骤205：应激计时模块通过PCIE接口获取指令并生成高精度时间戳TSi；
步骤206：校准工控机中的软件性能测试工具收到服务器返回的数据，进行页面前端解析渲染，完成整个事务；
步骤207：探针插件触发并将停止计时的指令写入内存；
步骤208：实时操作系统通过共享内存获取指令并转发给PCIE接口；
步骤209：应激计时模块通过PCIE接口获取指令并添加高精度时间戳TEi；
步骤210：基于应激计时模块生成的高精度时间戳计算软件性能测试工具单次周转时间校准值YCi；
步骤211：重复步骤202-210，计算获得软件性能测试工具周转时间校准值
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311416593.5A CN117453505A (zh) | 2023-10-30 | 2023-10-30 | 软件性能测试工具时间参数校准装置及方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311416593.5A CN117453505A (zh) | 2023-10-30 | 2023-10-30 | 软件性能测试工具时间参数校准装置及方法 |
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|---|---|
| CN117453505A true CN117453505A (zh) | 2024-01-26 |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102830612A (zh) * | 2012-09-10 | 2012-12-19 | 中央电视台 | 一种播出控制机高精度授时与守时系统和方法 |
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-
2023
- 2023-10-30 CN CN202311416593.5A patent/CN117453505A/zh active Pending
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| Title |
|---|
| 赵旭;: "基于NTP的播出系统时钟设计与应用", 现代电视技术, no. 07, 15 July 2020 (2020-07-15) * |
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