DE69326142T2

DE69326142T2 - Softwarefehlerortbestimmungsverfahren

Info

Publication number: DE69326142T2
Application number: DE69326142T
Authority: DE
Inventors: Colin Davidson; Raymond Hollett
Original assignee: British Telecommunications PLC
Current assignee: British Telecommunications PLC
Priority date: 1992-05-29
Filing date: 1993-05-28
Publication date: 2000-03-02
Anticipated expiration: 2013-05-29
Also published as: CA2135398A1; US6202173B1; DE69326142D1; GB9211368D0; AU679682B2; SG48930A1; NZ253204A; CA2135398C; WO1993024882A1; EP0642684A1; AU4336193A; EP0642684B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Lokalisierung von Fehlern in Software.
Die Fehlerlokalisierung und -analyse ist ein wesentlicher Aspekt des Schreibens von Software. Es ist extrem schwierig, ein halbwegs komplexes Programm oder System zu erstellen, das keine Fehlfunktionen oder Fehler aufweist. Diese müssen nicht beim ersten Ablauf der Software auftreten, sondern zu einem späteren Zeitpunkt, zu dem eine bestimmte Gruppe von Umständen auftritt und ein erwartetes Ergebnis nicht erzielt wird. Ein Programm kann abstürzen, oder es könnte ein vollständiger Zusammenbruch des Systems auftreten.
Selbstverständlich ist es wesentlich, zu analysieren, wo der Fehler liegt, damit er korrigiert werden kann, und die Analyse kann auf mehr als eine Weise erfolgen. Eine Fehlerüberprüfung kann beispielsweise als "Post-Mortem-Vorgang" erfolgen, wobei ein Betriebssystem derart konstruiert ist, daß es den Speicher automatisch auf eine Platte speichert, wenn eine Fehlfunktion der Software auftritt. Die zum Zeitpunkt der Fehlfunktion gespeicherten Daten liefern dann einen "Schnappschluß" der herrschenden Zustände, anhand dessen ein Versuch erfolgen kann, herauszufinden, wodurch die Fehlfunktion verursacht wurde. Alternativ kann für die Fehlersuche bestimmte Software in die Hauptsoftware geschrieben werden, so daß beim Kompilieren nach einer Fehlfunktion des Systems und einem Ablauf unter der Software für die Fehlersuche ein fehlerhaftes Programm oder Softwareelement beendet werden kann, wodurch eine Lokalisierung zu einem vielleicht früheren Stadium ermöglicht wird.
Bei der Verwendung treten bei jedem dieser Typen von Fehlerprüfsystemen Nachteile auf. Bei dem Post-Mortem-Typ ist es lediglich möglich, einen Schnappschuß von Informationen zum Zeitpunkt des Zusammenbruchs des Systems zu betrachten. Dies reicht zur Fehleranalyse möglicherweise nicht aus. Bei der Verwendung der alternativen Annäherung und bei der Verwendung speziell erstellter Software für die Fehlersuche kann jedoch die zusätzliche Software einen Hauptbeitrag zur Gesamtgröße eines Systems leisten. Es ist erforderlich, daß dem Fehlersuchprogramm bekannt ist, wo sich die relevanten Variablen im Speicher befinden. Dieser Typ von Fehlersuchprogramm ist daher dadurch aufwendig, daß das Programm, das es enthält, sehr viel größer wird, und es liegt ein großer Bedarf an Speicher vor, da Flaggen gesetzt werden müssen, wo sich die Variablen befinden. Obwohl das Fehlersuchprogramm dadurch flexibler ist, daß es möglich ist, das Programm erneut ablaufen zu lassen, kann es ferner nach wie vor nur in einer Richtung erneut ablaufen. Dies ist insbesondere bei großen Systemen eine signifikante Einschränkung, da ein erneuter Ablauf des gesamten Programms unrentabel und zeitaufwendig sein kann.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System bzw. eine Anordnung zur Lokalisierung von Fehlern in Software zu schaffen, das bzw. die in bezug auf den Speicher oder die Komplexität der Software nicht übermäßig aufwendig ist, jedoch mehr Informationen über die Vorgänge liefert, die zu einem Problem im System führen, als einfach Daten zum Zeitpunkt einer Fehlfunktion des Systems.
Erfindungsgemäß wird, wie im Patentanspruch 1 definiert, ein Verfahren zur Lokalisierung von Fehlern in durch Diagrammcodierung auf einer visuellen Anzeige erstellter Software geschaffen. Es wird eine Einrichtung zur Speicherung mehrerer Werte für jede von einer oder mehreren Datenvariablen beim Ablauf der Software und eine Einrichtung zum Zugreifen auf die durch sie gespeicherten Werte zu deren Abruf geschaffen.
Vorzugsweise ist die Einrichtung für den Zugriff zum Abrufen der Werte in einer Reihenfolge geeignet, die zwischen vorwärts und rückwärts in bezug auf entweder ihre Speicherplätze oder ihr chronologisches Auftreten ausgewählt werden kann.
Daher kann eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beim Ablauf der Software eine "Protokolldatei" erstellen, in der die für jede einer Anzahl von Variablen über eine Zeitspanne relevanten Werte gespeichert sind, wobei die Werte dann beispielsweise bei einer Fehlfunktion des Systems in der Art der Betrachtung eines Videobands in einer chronologisch vorwärts oder rückwärts gerichteten Reihenfolge abgerufen werden können. Vorzugsweise ist auch eine Suchfunktion vorgesehen.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können bei Software, die eine Ablaufdiagrammcodierung auf einem Bildschirm bietet, besonders nützlich sein. Dies ist eine bekannte Technik, durch die ein Benutzer durch Auswählen einer Kombination von Ablaufdiagrammelementen von einem Bildschirm und deren Konfiguration zur Erstellung der erforderlichen Endsoftwarefunktion ein Endprogramm erstellt. Bekannte Ablaufdiagrammcodierungssysteme, die anhand von auf dem Bildschirm ausgewählten und gezeigten grafischen Symbolen automatisch einen Code erstellen, bieten Verfolgungsinformationen bezüglich der Ausführung des Programms, die auf den erzeugten Code verweisen. Diese sind typischer Weise die Zeilennummer in einem Programmiersprachcode in Textform. Der Prozeß der Korrelation der Informationen mit dem grafischen Symbolniveau erfolgt dann manuell. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können einen entscheidenden Vorteil aufweisen, wenn die Verfolgungsinformationen hinsichtlich der Ausführung des Programms direkt an ausgewählten und auf dem Bildschirm gezeigten grafischen Symbole gebunden sind.
Ein Verfahren zur Lokalisierung von Fehlern in Software gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung könnte die folgenden Schritte umfassen:
1. Speichern aufeinanderfolgender oder abgetasteter Werte für jede unter einer oder mehreren Variablen beim Ablauf der Software in einem Speicher oder einem zugewiesenen Speicherabschnitt und
2. Anzeige der Werte für eine Überprüfung bei der Erfassung eines Fehlers beim Ablauf der Software.
Die Werte können in bezug auf ihre relativen Speicherplätze in dem Speicher oder in bezug auf die chronologische Reihenfolge ihrer Speicherung in dem Speicher nacheinander vorwärts oder rückwärts angezeigt werden. Bei besonders vorteilhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden die Werte gleichzeitig mit der bei einem Ablaufdiagrammcodierungsprozeß, bei dem der relevante Fehler auftrat, erzeugten Anzeige eines Ablaufdiagramms auf einem Bildschirm angezeigt, wobei das grafische Symbol aus der Anzeige, das für jeden Satz von Werten relevant ist, identifizierbar ist. Die Werte können zusammen mit der Anzeige des Ablaufdiagramms in einer "Fahne" oder in Form einer Fußnote angezeigt werden, wobei das relevante Symbol aus dem Ablaufdiagramm hervorgehoben wird.
Wenn die Werte nacheinander angezeigt werden, kann ein vorgegebenes Intervall eingestellt werden, in dem Werte für jedes ausgewählte Kästchen bzw. jedes ausgewählte grafische Symbol angezeigt werden, worauf die Werte für das nächste Kästchen bzw. grafische Symbol folgen. Dadurch wird eine Form von "Animation" der Werte erzeugt, die die Verwendung bzw. das Erlernen der Verwendung des Fehlersuchprogramms besonders leicht macht.
Ein Verfahren zur Ablaufdiagrammcodierung, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt, wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren nur beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Form eine Folge funktionaler Schritte bei der Erstellung einer Protokolldatei, anhand derer eine Fehlersuchfunktion bereitgestellt werden kann; und
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm zur Steuerung einer Überprüfung von in einer Protokolldatei gespeicherten Werten beim Vorgang der Lokalisierung von Fehlern.
Gemäß Fig. 1 können bei einer besonderen Ausführungsform von durch Ablaufdiagrammcodierung erstellter Software beim Vorgang der Ablaufdiagrammcodierung normalerweise zwei Dateien verwendet bzw. erstellt werden, wobei es sich bei diesen um eine die Inhalte der verfügbaren, auf dem Bildschirm angezeigten Ablaufdiagrammkästchen repräsentierende Grafikdatei 1 und eine Befehlsdatei 2, den zur Ausführung bereiten Ausgang des Vorgangs, handelt. Diese sind über ein Übersetzungsprogramm 3 verbunden.
Erfindungsgemäß wird jedoch beim Ablauf der Software beim Vorgang der Ablaufdiagrammcodierung automatisch eine dritte Datei, eine Protokolldatei 4, erstellt. Die Protokolldatei 4 kann durch einfaches Einfügen gedruckter Anweisungen in die Befehlsdatei 2 erstellt werden, so daß jeder veränderte Wert einer Variable beim Ablauf der Befehlsdatei 2 automatisch in der Protokolldatei 4 gespeichert wird. Dies kann einfach mittels des Übersetzungsprogramms 3 erfolgen. Die Protokolldatei 4 enthält dann eine Folge von Werten für jede Variable, die angeben, wie sich diese Variable im Verlauf der Zeit verändert hat.
Bei einer Ausführungsform der Ablaufdiagrammcodierung, wie der beschriebenen, müssen die gespeicherten Werte zur Unterstützung der Fehleranalyse beim Ablauf der Software beim Vorgang der Ablaufdiagrammcodierung mit der Position der relevanten Variable auf dem Bildschirm in Bezug gesetzt werden. Dies kann durch Speichern von Kästchen- und Diagramminformationen mit jedem Wert erfolgen. Daher können die Inhalte der drei Dateien 1, 2, 4 den folgenden Typen angehören:
Graphics file 1;
15 box task 303, 3
[let a = 3]
linked to 16
Commands file 2;
let a = 3
print_to_history_file " chart 2 box 15 let
";a;" = 3"
History file 4;
chart 2 box 15 let a = 3
Bei einer Fehlfunktion des Systems kann sich ein erfindungsgemäßes Fehlersuchprogramm 5 einfach auf die gleiche Weise wie bei der Betrachtung bzw. Durchsuchung eines Videobands schrittweise in beiden Richtungen durch die Protokolldatei bewegen, so daß die zu der Fehlfunktion des Systems führenden Umstände nicht nur abgerufen sondern in bezug auf die Ereignisse in beiden chronologischen Richtungen durchsucht werden können. Es wird daher eine beim Ablauf des ablaufdiagrammcodieren Programms erstellte videoartige Schnittstelle zwischen dem Fehlersuchprogramm 5 und der Protokolldatei 4 geschaffen.
Gemäß Fig. 2 arbeitet die Logik für die videoartige Schnittstelle wie folgt. Die Protokolldatei 4 wird als eindimensionale Datenanordnung bzw. eindimensionaler Vektor in den Speicher gelesen, in dem der Index die Zeilennummer in der Anordnung und der Inhalt jedes Elements ein Textdatenwort ist. Die Protokolldatei 4 kann dann auf die Art einer Videowiedergabefunktion gelesen werden, indem eine Zeilennummer eingestellt, die aktuelle Zeile, die zusammen mit den relevanten Werten der Variablen Kästchen- und Diagramminformationen liefert, gelesen und die Variablen aus der aktuellen Zeile angezeigt werden und dann einfach eine schrittweise, sequentielle Bewegung durch die Zeilen erfolgt.
Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Ablaufdiagramm sind die beteiligten logischen Schritte wie folgt. Am "START" 21 wird die Protokolldatei 4 in einem Schritt 22 "LESEN" automatisch als eindimensionale Datenanordnung in den Speicher eingelesen, und das Fehlersuchprogramm wird in einem Schritt 23 zum Einstellen der Zeile auf die erste Zeile der Datenanordnung eingestellt. Die Logik durchläuft dann die gezeigte Schleife, beginnend mit einer Positionsprüfung 24, die derart beschaffen ist, daß eine Überprüfung der Protokolldatei 4 automatisch am Ende der Datei beendet wird, über "LESEN", "ANZEIGEN" und zugehörige Schritte 25 bis 32, bis das Ende der Protokolldatei erreicht ist.
Da bei dieser Ausführungsform die Protokolldatei 4 Werte für zu Ablaufdiagrammgrafiken gehörige Variablen enthält, ist es sehr nützlich, sogar entscheidend, den Überprüfungsprozeß sowohl mit Diagramm- als auch mit Kästchenbezügen in Beziehung setzen zu können. Daher enthält das in einem Element der anhand der Protokolldatei 4 erstellten eindimensionalen Datenanordnung enthaltene Textdatenwort Diagramm- und Kästcheninformationen. Das Textdatenwort in der Zeile 15 in der Datenanordnung könnte beispielsweise lauten "25 let a = 3", wobei die Bezugsnummer für die Zeile des Codes, "25", implizit die Information enthält, daß die Variable im Diagramm 2, im Kästchen 15 in der bei dem Vorgang der Ablaufdiagrammcodierung verwendeten Ablaufdiagrammanzeige erscheint. Bei der in Fig. 2 dargestellten Fehlersuchroutine sieht der Benutzer, der den Fehlersuchvorgang initiiert hat, tatsäch lich eine Anzeige des zu dem Zeitpunkt, zu dem die Variable den in der Datenanordnung in Zeile 15 gezeigten Wert aufwies, erzeugten Ablaufdiagramms. Ferner wird der für die Variable relevante Text in einem Hervorhebungsschritt 27 hervorgehoben, und die tatsächlichen Werte der Variablen werden unten auf dem Bildschirm getrennt angezeigt.
Auf die gleiche Weise wie bei der Steuerung eines Videobands kann sich die Fehlersuchroutine mit einer festgelegten Geschwindigkeit vorwärts und rückwärts durch die Protokolldateianordnuhg bewegen. Diese festgelegte Geschwindigkeit wird durch einen Schritt 29 "WARTEN" in der Schleife eingestellt. Die Überprüfung vorwärts oder rückwärts wird durch Vorsehen einer globalen Variablen "BEWEGUNG" ausgewählt, die vom Benutzer auf vorwärts oder rückwärts eingestellt werden kann. Daher existiert ein Schritt 30 zur Entscheidung hinsichtlich der Richtung in der Schleife, in dem die gewünschte Richtung der Überprüfung überprüft und die Zeilenzahl in der Datenanordnung dementsprechend hochgezählt bzw. heruntergezählt werden.
Durch einfaches Einstellen der Periode "WARTEN" auf Null und Einsetzen beispielsweise einer Kästchennummer für die Beschränkung "ENDE" in der Schleife kann ein in Fig. 2 nicht dargestelltes Suchprogramm erzeugt werden.
Obwohl die vorstehend beschriebene Fehlersuchtechnik zu einer Ablaufdiagrammcodierung gehört, könnte die zu dem Fehlersuchprogramm gehörige Software einem völlig anderen Typ angehören, das Prinzip der Verwendung einer Protokolldatei und einer videoartigen Schnittstelle ist klarer Weise weiter anwendbar. Die Verwendung eines Fehlersuchprogramms gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf die beschriebene Weise mit einer Software, die eine Grafik- oder Textanzeige erzeugt, ist jedoch durch die Darstellung sowohl der relevanten Grafik- oder Textanzeige als auch der Werte der Variablen bei der Überprüfung besonders benutzerfreund lich. Bekannte Fehlersuchprogramme arbeiten einfach auf dem Quellencodeniveau.
Dies bedeutet, daß es ein neuartiges Merkmal des Fehlersuchprogramms ist, daß die Verfolgung der Ausführung des Programms direkt auf dem Niveau der grafischen Symbole gezeigt wird. Dadurch werden die Fehlersuche beschleunigt menschliche Fehler bei der Korrelation ausgeschlossen.
Andere Fehlersuchprogramme weisen entweder Textschnittstellen zum Benutzer oder einfache grafische Schnittstellen auf. Sie sind für Anfänger nicht leicht zu benutzen.
Ein neuartiges Merkmal des vorstehend beschriebenen Fehlersuchprogramms ist, daß die Benutzerschnittstelle auf der Videorecorderschnittstelle basiert, die eine einfache Metapher bildet. Dadurch wird die Verwendung für Anfänger erheblich leichter.
Ferner ermöglichen andere Fehlersuchprogramme eine manuelle Vorwärtsbewegung um einen oder mehrere Schritte oder eine Vorwärtsbewegung mit der vollen Maschinengeschwindigkeit. Mit den Bekannten "Text-Browsern" kann eine Vorwärts- bzw. Rückwärtsbewegung in einer Verfolgungsdatei in Textform nur manuell erfolgen.
Ein neuartiges Merkmal des vorstehend beschriebenen Fehlersuchprogramms ist jedoch ein automatischer Modus zur Verfolgung des Programmausführungspfads sowohl vorwärts als auch rückwärts. Dies ermöglicht dem Benutzer das Einstellen einer Zeitspanne (von beispielsweise zwei Sekunden) für die Verzögerung der Bewegung von einem Symbol zum nächsten oder vorhergehenden Symbol auf dem Bildschirm bei der Überprüfung. Diese "Animation" kann von den videoartigen Steuerungen angehalten und neu gestartet werden. Dies erleichtert die Verwendung des Fehlersuchprogramms und hilft bei der Erläuterung der Ausführung gegenüber Anderen.
Die vorstehend erwähnte "Animationfunktion" kann einfach durch das Ermöglichen einer Eistellung der Periode durch den Schritt 29 "WARTEN" anstelle ihrer Einstellung Vorab erzeugt werden.

Claims

1. Verfahren zum Lokalisieren von Fehlern in über die Codierung eines Ablaufdiagramms auf einer optischen Anzeige erstellter Software, wobei die Codierung des Ablaufdiagramms die Auswahl von Ablaufdiagrammelementen auf der optischen Anzeige und die Konfiguration der Ablaufdiagrammelemente zur Erzeugung codierter Software umfaßt und das Verfahren die Schritte umfaßt:

(i) Speichern mehrerer Werte für jede von einer oder mehreren Variablen beim Ablauf der in dem Ablaufdiagramm codierten Software in einem Speicher;

(ii) Speichern von Identifikationen im Zusammenhang mit jedem der ausgewählten Ablaufdiagrammelemente;

(iii) Anzeigen von Werten für mindestens eine Variable zur Überprüfung zusammen mit dem zu der bzw. jeder der Variablen gehörigen Ablaufdiagrammelement beim Auftreten eines Fehlers beim Ablauf der in dem Ablaufdiagramm codierten Software; und

(iv) selektives Einstellen einer Variable zur Steuerung der Anzeige der Werte zur Überprüfung vorwärts oder rückwärts, wodurch eine aufeinanderfolgende Anzeige der mehreren gespeicherten Werte veranlaßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem vorwärts bzw. rückwärts vorwärts bzw. rückwärts in bezug auf die relativen Speicherplätze der Werte in dem Speicher bedeutet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem vorwärts bzw. rückwärts vorwärts bzw. rückwärts in bezug auf die chronolo gische Reihenfolge der Speicherung der Werte in dem Speicher bedeutet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das ferner den Schritt umfaßt:

Auswählen eines Punkts oder Vorfalls beim Ablauf der Software und Durchsuchen der mehreren Werte zur Auswahl des Werts oder der Werte, die für den Punkt bzw. den Vorfall relevant sind, zur Anzeige.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner den Schritt umfaßt:

Auswählen eines Anzeigeintervalls, um die Werte mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zur Überprüfung anzuzeigen.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Speicherungsschritt das Einfügen von Druckanweisungen in eine Befehlsdatei umfaßt, so daß jeder veränderte Wert für eine Variable beim Ablauf der Befehlsdatei automatisch in dem Speicher gespeichert wird.