基于依赖观察矩阵的软件故障定位技术研究

摘要

软件测试是软件开发过程中的一项耗时费力工作，而测试时间又主要受制于故障定位，即分析引起程序失效的原因所在。虽然专家学者提出大量的自动化的软件故障定位方法，有的也取得了很好的定位效果，但多故障、测试用例多少都会对现有方法造成困难。近些年来，随着概率统计的方法在被应用到其他研究领域解决复杂问题时所表现出来良好的优越性，也有许多专家学者通过特定的测试用例来执行待测程序从而获取相应信息，并且结合概率统计的相关知识来计算程序的可疑部件，这种方法在定位效果上相对于以往有了明显的提高。
　　 本文在归纳总结现有软件故障定位技术的基础上，提出使用依赖观察矩阵改进原有基于观察矩阵的软件故障定位方法。做法是通过静态分析抽象语法树转储(AST-dump)文件来获取程序中的依赖关系，通过依赖关系对源程序进行插装并构造依赖观察矩阵，从而获得冲突集及计算最小碰集，再使用贝叶斯概率更新法则来计算碰集的可疑度，最后根据最可疑的碰集中的依赖对信息定位到故障程序中对应的语句。按照这个思路，本文设计并实现了一个基于依赖观察矩阵的故障定位实验系统。
　　 为验证本文故障定位方法的有效性，本文使用Siemens测试套件作为实验对象，采用普遍使用的效果评判量score（检查的代码数与测试程序总代码数的比值），并分别与基于模型诊断的故障定位技术以及概率统计故障定位技术两类故障定位方法进行对比。实验结果表明，本文提出的方法比其他故障定位方法更有效，依赖关系的使用使得能够解释程序出错的根本原因，这也有助于开发人员去改正错误。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究内容

1．3 论文结构

第2章 软件故障定位技术概述

2．1 基于静态分析的故障定位技术

2．2 基于动态分析的故障定位技术

2．2．1 动态切片方法

2．2．2 集合运算方法

2．2．3 模型诊断方法

2．2．4 概率统计方法

2．3 现有故障定位技术缺陷总结

2．4 本章总结

第3章 基于依赖观察矩阵的软件故障定位技术

3．1 模型改进

3．2 构造依赖观察矩阵模型

3．3 求冲突集及计算最小碰集

3．3．1 求出冲突集

3．3．2 根据冲突集计算最小碰集

3．4 概率统计

3．4．1 贝叶斯原理

3．4．2 策略选择

3．4．3 例子

3．5 本章总结

第4章 故障定位实验系统

4．1 实验系统基本框架

4．2 实验系统的详细设计

4．2．1 依赖关系静态分析

4．2．2 依赖集的结构设计

4．2．3 构造观察矩阵及最小碰集的计算

4．3 动态插装的设计

4．3．1 基本功能的插装

4．3．2 插装的扩展

4．4 实验系统的具体实现

4．4．1 脚本生成功能的实现

4．4．2 静态分析部分的实现

4．4．3 故障定位部分的实现

4．5 本章总结

第5章 实验结果及分析

5．1 实验环境

5．2 实验对象

5．3 实验结果衡量标准

5．4 实验结果对比

5．4．1 与基于模型诊断的故障定位方法对比

5．4．2 与简单基于概率统计的故障定位技术对比

5．5 本章总结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢