JPWO2014141352A1 - System controller - Google Patents
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Abstract
組込みシステムのソフトウェア不具合の原因箇所を、プログラムの制御依存関係及びデータ依存関係とプログラム処理頻度を用いることで効率良く特定する。コンピュータシステムが組込まれた組込みシステムにおいて、組込みシステムで実行するプログラムに対応するソースコード中の制御/データ依存関係を解析する解析部と解析結果に対応してプログラム実行頻度を取得するログ取得部と、制御/データ依存関係の情報とプログラムの処理結果情報を対応付けて出力するログ出力部とを有する。The cause of the software defect in the embedded system is efficiently identified by using the program control dependency, data dependency, and program processing frequency. In an embedded system in which a computer system is embedded, an analysis unit that analyzes control / data dependency in source code corresponding to a program executed in the embedded system, and a log acquisition unit that acquires program execution frequency corresponding to the analysis result And a log output unit that outputs the control / data dependency information and the processing result information of the program in association with each other.
Description
本発明は、組込みシステムに関し、特に複数のハードウェアや複数のソフトウェアを組み合わせたシステムのプログラム処理状況をログとして記録するログ処理技術に関する。 The present invention relates to an embedded system, and more particularly, to a log processing technique for recording a program processing status of a system combining a plurality of hardware and a plurality of software as a log.
エレベータ、自動車、建設機械等の技術分野ではいわゆる組込みソフトウェアによって制御対象を制御する、組込み制御装置が用いられている。組込みソフトウェアは、従来の機械的機構や電気回路による方式に比べて柔軟かつ高度な制御が実現できること、ソフトウェアの部分的な変更によって多くの派生製品を開発できることが利点として挙げられる。 In the technical fields of elevators, automobiles, construction machines, and the like, embedded control devices that control objects to be controlled by so-called embedded software are used. Embedded software has advantages in that it can realize more flexible and advanced control than conventional methods using mechanical mechanisms and electric circuits, and that many derivative products can be developed by partial changes in software.
このような組込み制御装置、例えばエレベータ制御装置では、一定周期又は割り込みによってタスクを起動し、行き先階指定ボタンやドア安全センサ等のセンサの入力に基づいて制御変数を更新し、ドア開閉用モータやかご駆動用モータなどのアクチュエータを制御する、いわゆるデータ駆動型の計算モデルが採用されている。 In such a built-in control device, for example, an elevator control device, a task is started at a constant cycle or interrupt, and a control variable is updated based on input of a sensor such as a destination floor designation button or a door safety sensor. A so-called data-driven calculation model for controlling an actuator such as a car driving motor is employed.
近年、組込み制御装置に求められる制御処理が年々複雑化するとともに、制御変数間の依存関係が複雑化し、ソフトウェアの開発が困難となっている。その一方で、組込みソフトウェアはエレベータや自動車、建設機械等のシステムにおいて、人命に関わる走行制御機能等を提供しているため、高品質なソフトウェアが要求されている。これに対して、複雑かつ大型のソフトウェアの品質を確保するには、システムの不具合発生時に効率良くエラー原因を特定することが重要となる。 In recent years, control processing required for embedded control devices has become more complex year by year, and the dependency between control variables has become more complex, making it difficult to develop software. On the other hand, since embedded software provides a travel control function related to human life in systems such as elevators, automobiles, and construction machines, high-quality software is required. On the other hand, in order to ensure the quality of complex and large software, it is important to efficiently identify the cause of the error when a system malfunction occurs.
大型のソフトウェアのエラー原因特定には、プログラム中の制御依存関係及びデータ依存関係を理解し、システムの不具合を引き起こした原因を効率良く特定することは、必要不可欠な技術である。 In order to identify the cause of errors in large software, it is an indispensable technique to understand the control dependency and data dependency in the program and to efficiently identify the cause of the system failure.
ソフトウェアのエラー原因を特定する技術としては、プログラム中の制御依存関係及びデータ依存関係からエラー原因を究明する技術が知られ、例えば特許文献1に記載されている。
As a technique for identifying the cause of an error in software, a technique for investigating the cause of an error from a control dependency relationship and a data dependency relationship in a program is known, and is described in
また一方で、プログラムファイル中の関数単位でエラー原因を特定する技術としては、関数依存関係と関数変更履歴を用いたエラー原因究明技術が知られ、例えば特許文献2に記載されている。
On the other hand, as a technique for identifying the cause of an error in units of functions in a program file, an error cause investigation technique using a function dependency relationship and a function change history is known, and is described in
上記従来技術において、特許文献1に記載された技術によれば、プログラムの実行毎に制御依存関係及びデータ依存関係を取得し、エラーと関連のある制御及びデータの依存関係を抽出する機能を実現している。しかしながら、出力されるデータはプログラム処理中に依存関係があった全ての処理及びデータを含んでいるため、大規模化が進んだプログラムでは、エラー原因特定のための解析対象範囲が広大となり、抽出した依存関係からエラー原因を特定することは容易ではない。
In the above prior art, according to the technique described in
また、特許文献2に記載された技術によれば、プログラムの関数毎の変更履歴と依存関係に着目し、開発者が関数変更履歴に重み付けをすることによって、エラー原因の特定を補助している。しかしながら、関数変更履歴への重み付けは開発者自身が決定する必要があり、システムを熟知した開発者であっても正確な重み付けを設定することは難しい。
In addition, according to the technique described in
本発明の目的は、大規模な組込みシステムにおいて、実行時の制御及びデータ依存関係に対し、処理頻度情報を用いることでエラー原因の特定を補助するログ処理機能を提供するものである。 An object of the present invention is to provide a log processing function that assists in identifying an error cause by using processing frequency information for execution-time control and data dependency in a large-scale embedded system.
上記目的を達成するため、本発明は、コンピュータシステムが組込まれた組込みシステムにおいて、組込みシステムで実行するプログラムに対応するソースコード中の制御/データ依存関係を解析する解析部と解析結果に対応してプログラム実行頻度を取得するログ取得部と、制御/データ依存関係の情報とプログラムの実行頻度情報を対応付けて出力するログ出力部とを有する。 In order to achieve the above object, the present invention provides an analysis unit and an analysis result for analyzing a control / data dependency in a source code corresponding to a program executed in the embedded system in an embedded system in which a computer system is embedded. A log acquisition unit that acquires the program execution frequency, and a log output unit that outputs the control / data dependency information and the program execution frequency information in association with each other.
本発明によれば、組込みシステムとして大規模、複雑化されたソフトウェア(コンピュータプログラム)であっても、システムが記録した実行頻度情報を参照することで、不具合を引き起こしたエラー原因を容易に特定することができる。 According to the present invention, even for a large-scale and complicated software (computer program) as an embedded system, the cause of an error causing a problem can be easily identified by referring to the execution frequency information recorded by the system. be able to.
以下、図面を参照して本発明による一実施の形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明による一実施の形態であるシステム制御装置のブロック図である。システム制御装置1は、組込みシステムを制御するプログラムを実行するプログラム実行部11と、制御/データ解析部12と、ログ取得部13と、ログ出力部14と、データベース15とを備える。プログラム実行部11は、制御用のプログラムを実行する際、実行するプログラムに対応したソースコードを、データベース15のソースコードデータ151から取得する。制御/データ解析部12は、プログラム実行部11から実行しているプログラムに対応したソースコードの情報を取得して、このソースコード中の処理依存関係及びデータ依存関係を解析し、制御/データ依存関係データ152を生成する。ログ取得部13は、プログラム実行部11よりプログラムの処理実行情報を取得し、制御/データ依存関係データ152に対応するプログラムの処理実行情報を付加した処理頻度データ153を出力する。ログ出力部14は、処理頻度データ153を読み出し、図示されていない外部の出力装置に出力する。
FIG. 1 is a block diagram of a system control apparatus according to an embodiment of the present invention. The
図2は、ソースコードデータ151の詳細を示す図である。ソースコードデータ151には、ソースコードがファイルとして格納されており、以下の説明では、ソースコードファイルはプログラミング言語の一種であるC言語で書かれているものとする。例えばソースファイル1511のcalcMAX.cには、関数calcMAXが記述されており、外部より変数a1と変数a2の値を取得した後、2行目で変数a1の値を変数c1に代入し、3行目で変数a2の値を変数c2に代入する。その後、7行目から10行目の処理で変数c1とc2のうち値の大きい方を変数maxに代入し、13行目で変数maxの値を出力する、といった内容となっている。なおこの図では、ソースコードファイルの左端の数字はプログラム行数を示している。
FIG. 2 is a diagram showing details of the
図3は、calcMAX.cのソースコードファイル1511に対応した、制御依存関係及びデータ依存関係を表したグラフ1521を示す図である。ここでは、制御依存関係とデータ依存関係の違いについて説明する。制御依存関係及びデータ依存関係を表したグラフ1521は、ソースコードファイル1511の制御依存関係及びデータ依存関係をグラフィカルに表現したものである。グラフ1521中の図形中のシンボルはソースコード1511中のデータ(変数)を示している。そして、丸印はソースコードファイル1511中の演算処理を表し、菱形はソースコードファイル1511中の条件判定処理を示している。また、グラフ1521中の実線で描かれた矢印はデータ(変数)の依存関係を示している。一方、破線で描かれた矢印は制御の依存関係を表しており、付属文字として記載しているTRUEとFALSEは条件判定処理の結果を示している。システム開発者は、このグラフ1521を参照することで、変数maxの値に依存関係のある処理やデータの有無及び関連を理解することができる。
FIG. 3 shows calcMAX. It is a figure which shows the
図4は、ソースコードファイル1511を例に制御/データ依存関係データ152を示した図である。制御/データ依存関係データ152は、ソースコードデータ151の制御依存関係及びデータ依存関係を表すデータであるが、例えば、システムの不具合を引き起こしたエラー原因を特定する際においては、データ依存関係のみに着目しても良いことから、図4ではデータ依存関係のみを示している。ソースコードファイル1511に対応するデータ依存関係のグラフ15221には、ソースコードファイル1511中の変数maxの値に依存関係がある変数としてc1とc2が存在することが表されている。このグラフ15221を表形式で示したものが制御/データ依存関係データ15222である。
FIG. 4 is a diagram showing the control / data
しかしながら、制御システムのプログラムが大規模化した現在においては、処理依存関係及びデータ依存関係が膨大となっている。このため、ソースコードファイル151中の処理依存関係及びデータ依存関係だけからシステムの不具合を引き起こしたエラー原因を特定することは容易ではない。
However, at the present time when the program of the control system is enlarged, the processing dependency and the data dependency are enormous. For this reason, it is not easy to identify the cause of the error that caused the malfunction of the system only from the processing dependency and the data dependency in the
このため、ログ取得部13では、制御/データ依存関係データ152に、システム制御装置11によりプログラムを実行した結果として実行ログを蓄積しておき、この実行ログから、実行したプログラムに対応するソースコードファイル151における演算処理毎の処理頻度を付加した処理頻度データ153を生成する。図5に示した例には、処理頻度データとして、ソースコードファイル1511中の07行目におけるif条件判定文による処理結果に応じたデータ依存関係に対応する演算処理毎の処理頻度を示すデータが追加されている。より具体的には、グラフ15311のデータ依存関係を表す矢印に付随して記載された数字、及び処理頻度データ15312に処理頻度として記載された数字である‘99’と‘1’は、ソースコードファイル1511を100回実行した結果、そのうち99回は07行目のif条件判定文の結果がTRUEとなり変数maxに変数c1の値が代入され、100回中1回のみソースコードファイル1511中の07行目のif条件判定文の結果がFALSEとなり変数maxに変数c2の値が代入されたことを示している。
Therefore, the
この処理頻度は、データ依存関係における関係の強さを表す関係強度と考えることができる。また全体の処理に占める処理割合としてみると、ある参照元の変数から参照先の変数に影響を与える確率(影響確率)と見ることもできる。このため、処理頻度の高いデータ依存関係を参考に、エラー原因を特定する箇所を絞り込んで効率良く原因特定作業を進めることができる。 This processing frequency can be considered as a relationship strength representing the strength of the relationship in the data dependency relationship. Further, when viewed as the processing ratio in the entire processing, it can be regarded as a probability (influence probability) of affecting a reference destination variable from a reference source variable. For this reason, referring to the data dependency with high processing frequency, it is possible to narrow down the location where the cause of the error is specified, and to proceed the cause specifying work efficiently.
この処理頻度データ15312から、変数maxに影響を与える変数にはc1とc2があるものの、プログラムを実行した場合はc1の値を代入した回数の方がc2の値を代入した回数より圧倒的に多いことが分かる。このため、システムに不具合が発生した際に、制御/データ依存関係データ15312の利用頻度を参照して処理頻度の高いデータ依存関係に着目することで、効率良くエラー原因を特定することができる。
Although there are c1 and c2 as variables that affect the variable max from the
図6に、以上の処理を纏めた、システム制御装置1の動作を示すフローチャートを示す。システム制御装置1の動作を開始すると、プログラム実行部11が制御プログラムを実行し、ステップS102では、実行したプログラムに対応するソースコードデータ151中のソースコードが取得される。ステップS103では、制御/データ解析部12が、プログラム実行部11で実行したプログラムのソースコードにおける制御依存関係及びデータ依存関係を解析して、制御/データ依存関係データ152を作成する。ステップS104では、ログ取得部13が、スッテプS102で実行したプログラムのソースコードデータにおける演算処理毎の実行回数を記録した実行ログを蓄積しておき、この実行ログと制御/データ依存関係データ152から、依存関係毎の実行頻度を求めた処理頻度データ153を作成する。ステップS105では、ログ出力部14が、処理頻度データ153を外部出力する。
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the
図7に、図6に示した処理により生成される制御/データ依存関係データ152と処理頻度データ153を比較した例を示す。まず、制御/データ依存関係データ152の例として、制御/データ依存関係データ1523では、変数mとnとоが出力信号である。ここで、変数mとnとоのうち、変数mとnに対応する出力信号の値が異常値を示した場合、変数mと変数nに影響を与えている変数を辿っていくことで、エラー原因箇所を特定する。しかしながら、制御/データ依存関係データ1523は依存関係の有無のみを示しているため、不具合を引き起こしたエラー原因特定のための解析対象範囲が破線で示した範囲のように広くなり、効率良くエラー原因を特定することは難しい。
FIG. 7 shows an example in which the control / data
一方、処理頻度データ1532は処理頻度データ153に対応するものであり、制御/データ依存関係データ1523と同様、変数mとnとоが出力信号に対応する。ここで、出力変数mとnとоのうち、変数mとnの値が異常値を示した場合、信号mとnに影響を与えている変数のうち、処理頻度データを参考にすることによって依存関係の強い変数を特定することが可能である。例えば図に示した例では、不具合を引き起こしたエラー原因特定のための解析対象範囲を、処理頻度の高い変数j、g、cを対象とした処理に絞ることができる。このように、プログラム実行時に発生したエラー原因を解析する際に、処理頻度データ153におけるプログラム実行時の処理頻度データを利用することによって、優先的に解析するプログラムの箇所を特定することができるため、より効率的にエラー原因を特定することができる。
On the other hand, the
1:システム制御装置、11:プログラム実行部、12:制御/データ解析部、13:ログ取得部、14:ログ出力部、15:データベース、151:ソースコードデータ、152:制御/データ依存関係データ、153:処理頻度データ 1: system control device, 11: program execution unit, 12: control / data analysis unit, 13: log acquisition unit, 14: log output unit, 15: database, 151: source code data, 152: control / data dependency relationship data 153: Processing frequency data
Claims (3)
前記ログ取得部はログとして処理頻度を付加した依存関係の情報を出力すること
を特徴とするシステム制御装置。An embedded system that executes a program, the source code information corresponding to the program to be executed, an analysis unit that obtains dependency information of internal data related to the arithmetic processing in the source code corresponding to the program, and the program is executed A log acquisition unit for obtaining a processing frequency for each dependency of the internal data when
The log acquisition unit outputs dependency information to which processing frequency is added as a log.
処理頻度とは、前記ソースコードにおける演算処理の実行回数、又は実行比率であること
を特徴とするシステム制御装置。The system control device according to claim 1,
The processing frequency is the number of execution times or the execution ratio of arithmetic processing in the source code.
前記解析部は、演算処理に関する内部データの依存関係として、プログラムのソースコード中の複数の変数の依存関係を抽出し、
前記ログ取得部は、前記処理頻度から、前記複数の変数中のそれぞれの参照元変数が他の参照先変数に影響を与える確率情報を求め、
デバッグ起点箇所から前記変数依存関係を辿ってデバッグ候補箇所を特定するために、処理頻度を付加した依存関係の情報を出力すること
を特徴とするシステム制御装置。The system control device according to claim 1,
The analysis unit extracts dependency relationships of a plurality of variables in the source code of the program as dependency relationships of internal data related to arithmetic processing,
The log acquisition unit obtains probability information that each reference source variable in the plurality of variables affects other reference destination variables from the processing frequency,
A system control apparatus for outputting dependency information to which a processing frequency is added in order to trace a variable dependency from a debug starting point and identify a debug candidate point.
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