线性驱动的分布式数据库容错性自动化测试

大规模的分布式数据库中,诸如网络分区、信息丢失、节点宕机等软硬件故障无法避免.为了提高分布式数据库的可靠性、验证容错协议的正确性,分布式数据库应定期进行故障注入测试,即在系统运行过程中人为引发故障.然而各种故障的组合空间太大,无法枚举.已有的测试方法:一类是随机式故障组合,其实现方法简单但不能保证探索了所有的故障组合;另一类是通过专业知识分析系统构成并设计的故障组合,其测试结果更加完善但不具备普及性.以线性数据驱动的故障注入测试LDFI (Lineage-Driven Fault Injection)为原型,在分布式数据库的基础上,实现了一种同时具有完备性和普及性的自动化故障注入测试工具.实验结果表明,该测试工具能够以更少的测试案例,发现随机式故障注入无法发现的复合故障组合所引起的系统漏洞(bug),提高了数据库的可信度.     

分布式实时系统的软件故障注入

针对分布式实时系统的可信验证的难题,建立通用故障模型,将故障模型分为:内存故障、CPU故障、通信故障和服务故障4种。提出一种建立在分布式实时系统环境中的软件故障注入系统结构,它分为3个层次:目标系统、通信网络、软件故障注入系统。软件故障注入系统分3个部分进行设计,软件故障注入器、数据收集模块和故障数据分析模块。对基于该结构的软件故障注入过程进行了说明,实现软件故障注入系统并做了相应的实验分析,实验检测到故障多数为通信故障、内存故障和CPU故障,其覆盖率分别为37.68%、15.47%和15.17%。实验证明这种体系结构很适合分布式实时环境的应用,同时也为进一步研究软件可信验证提供了理论基础和实例依据。     

典型故障注入攻击分析方法性能评估

基于相同的故障注入攻击技术,对差分故障分析、差分强度故障分析、故障灵敏度分析等3 种典型方法,从分析效率、故障模型、噪声容错和计算复杂度等方面进行评估. 实验结果显示,3 种方法中,差分故障分析方法具有最高的分析效率,对故障模型要求最低;故障灵敏度分析方法抗噪声干扰能力最强,算法复杂度最低. 该评估结果可用于指导故障注入分析方法的改进和抗故障注入攻击防护手段的研究.     

HIGHT密码代数故障分析

提出了一种轻量级分组密码HIGHT的代数故障分析方法,并对其安全性进行了评估.首先提出了一种高效的故障位置确定方法,并分析了故障的最大注入深度;然后利用代数方法构建HIGHT密码等效代数方程组,通过故障攻击手段获取故障密文,并对故障传播情况进行分析,将涉及的全部密钥和加密中间状态用代数方程组表示,实现故障信息最大化利用;最后从理论上分析了攻击所需故障注入次数并在不同故障模型下进行了攻击实验,使用CryptoMinisat解析器求解代数方程组恢复密钥信息.结果表明:与现有攻击相比,该方法攻击所需故障注入次数少,分析过程简单,有效性和通用性好.     

一种面向功能安全的新型软件测试方法

随着人们对汽车功能安全的关注,ISO26262成为汽车电控系统开发的重要标准.在汽车电控系统中,微控制器的应用软件对各种故障的容忍度是重要的安全指标.当应用软件设计完成后,对故障容忍的测试是至关重要的.选用AURIX系列TC397芯片作为芯片原型,引入Virtualizer开发套件(VDK)虚拟建模工具,搭建真实的软件运行环境,对基于TC397开发的应用软件在软硬件集成的层面上进行故障注入测试,利用故障注入的方法,查看基于TC397开发的系统软件行为及配置是否正确,验证了ASIL-D目标下的软件安全机制的诊断覆盖率.研究结果为芯片级别软硬件集成测试提供了方法.     

MVC设计模式在模型飞机蓝牙遥控系统中的应用

提出了模型飞机蓝牙遥控系统的原型结构,设计了控制端(本地)和远端的界面,解释了模型—视图—控制器(Model-View-Controller)模式的概念,并强调了其在Java中实现的关键之处,最后给出了MVC模式在该系统的Java程序设计的实施细节.     

一种基于异常控制流的错误程序行为分析方法

通过静态分析程序显式异常控制流收集到程序中可引起异常的差错信息,采用故障注入实验,分析了程序的"故障-差错-异常"传播过程.结合函数级异常控制流的描述,对异常相关的差错及其对程序行为的影响进行了分析,建立了基于异常控制流的错误程序行为模型,开发了相应的分析工具.以OpenStack核心组件为对象进行实验,结果表明从异常层次对错误程序行为进行分析是合理而有效的.该方法为具有异常处理机制的大规模程序的错误行为自动分析和差错数据的收集提供了新手段.     

一种并发Java程序控制流模型

研究了并发Java程序控制流模型的建模问题.通过深入分析并发Java程序设计语言的语义以及带抑止弧Petri网的建模能力,提出了一种并发Java程序控制流模型--CJCFM,并给出了从并发Java程序构造该模型的方法.CJCFM以带抑止弧Petri网为基础,简单直观,可模拟程序实际运行过程,对并发程序的理解、分析和测试有很大帮助.通过对现有开源Petri网实验平台PIPE的功能进行扩展,可在该平台中直接构造并执行CJCFM.借助成熟的Petri网理论与算法,可验证CJCFM的各种性质,从而达到对源程序进行分析的目的.实验表明:CJCFM能有效协助理解、分析和测试并发Java程序.     

Java性能故障模式分析

面向故障的软件测试方法正在快速发展中，应用这种方法的关键之一就是定义各种故障模式。本文针对涉及软件性能方面的几类Java语言故障模式，给出其一般形式和产生原因，并分析其对于保证软件质量的重要性及改进措施，最后简要介绍了对故障模式进行检测的方法。     

基于FPGA的微处理器SET敏感性评估方法

为了快速准确地的评估微处理器单粒子瞬态(single event transient,SET)软错误敏感性,文章提出了一种改进的基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)故障注入的软错误敏感性评估方法。该方法通过分析微处理器门级网表和时序文件,提取SET故障注入位置和传输延时信息,使用扫描链实现SET故障脉冲的注入,同时考虑了时窗屏蔽效应、逻辑屏蔽效应和电气屏蔽效应对SET故障脉冲传播的影响;并使用该方法对PIC16F54微处理器进行了故障注入。实验结果表明,基于该方法进行故障注入及软错误敏感性评估所需的时间比Isim软件仿真方法提高了约4个数量级。     

Java性能故障模式分析

面向故障的软件测试方法正在快速发展中，应用这种方法的关键之一就是定义各种故障模式。本文针对涉及软件性能方面的几类Java语言故障模式，给出其一般形式和产生原因，并分析其对于保证软件质量的重要性及改进措施，最后简要介绍了对故障模式进行检测的方法。     

区域自动气象站监控报警与技术保障远程支持系统的设计与实现

基于browser/server结构,以Java server pages为开发工具,设计开发了区域自动气象站监控报警和技术保障远程支持系统。系统包括自动气象站监控报警、维护维修与故障诊断素材共享、相关业务软件共享、在线支持等功能,为自动气象站实时有效的故障监控和设备的维护维修、故障诊断等提供了技术和软件支撑。运行结果表明,该设计提高了自动气象站装备保障的时效性和准确性以及气象装备保障人员的业务素质。     

Petri网逆网在主轴故障诊断中的应用

为了能够快速寻找主轴故障原因,采用 Petri 网逆网对数控机床主轴进行故障诊断。建立 petri 网逆网模型构建数控机床主轴关联故障可达图,深入系统分析主轴故障的各个子系统、故障模式和故障根本原因,并对故障模式和故障原因进行关联性分析;分析状态转移可达集,掌握主轴关联故障的传递过程,寻找导致主轴故障的根本原因;并以数控机床主轴噪声大为例描述数控机床主轴 Petri 网逆网故障诊断过程。主轴关联故障的 Petri 网逆网研究,有助于迅速进行主轴故障诊断与维修,缩短修复时间,进一步提高主轴的可用度。     

相异性容错软件故障模型

针对容错计算领域中由于引入了相异性设计概念,导致传统软件失效模式难以应用的问题,提出了一个用于分析相异性容错软件故障的模型。模型根据各类软件设计故障对系统可靠性的影响,精确定义了相异性容错软件系统中故障的范畴及其划分、以及与系统失效之间的关联关系,在此基础上建立了一个基于功能的故障模型,以描述相异性软件系统的可靠性关系。通过一个通用相异性软件系统为实例,应用故障模型分析了系统可靠性关联关系,建立了与之相对应的故障模式及其可靠性模型,验证了故障模型的实用性。     

某型飞机襟翼系统可靠性分析

根据某型教练机襟翼收放系统的具体情况,分析了该系统的可能故障模式,并以襟翼不能放下为顶事件建立了该系统的故障树。利用一种系统可靠性分析的新算法对该系统进行了可靠性定量计算,找出了该襟翼系统的薄弱环节,为外场检查维护工作提供了依据。     

基于Java的SOA集成测试模型研究

随着Web服务的兴起提出了SOA的软件体系架构,为Internet上的分布式计算提供了支持异构平台和多种语言的构件式程序架构,而目前几乎没有对SOA体系架构软件的集成测试方法及工具;文章利用植错测试技术,设计了在Java平台上对SOA架构下Web服务软件消息交互进行测试的JT4SOA模型。     

基于Petri网的故障诊断新方法

在分析故障诊断问题特点的基础上，提出一种不增加Petri网元组的故障诊断新模型，对故障传播的分析更加方便，并通过实例验证了方法的有效性。     

传动齿轮磨损、点蚀失效系统分析

应用失效树系统分析法研究了传动齿轮“齿面磨损”、“点蚀、剥落”等失效形式，给出了失效树、分析过程，得出了钢制传动齿轮磨损、点蚀失效的全部模式及因素对失效影响重要程度的相对顺序表，这对降低齿轮失效率有一定的现实意义。     

基于故障树与BAM神经网络的智能故障诊断方法

在研究故障树分析(FTA)和双向联想记忆(BAM)神经网络在故障诊断中应用的基础上,提出了一种融合FTA和BAM的故障诊断方法。故障树存贮了系统关于顶事件发生的全部知识,利用FTA得到系统所有的故障模式,进而归纳出BAM的学习样本,即故障树中故障现象(监测点状态组合)和底事件发生与否之间的对应。BAM通过联想记忆矩阵并行联想,得到诊断结果,扩展综合故障诊断能力。用上述方法进行仿真分析,结果表明该方法用于解决此类问题是有效的。