[发明专利]一种软件运行时故障定位方法

说明书

本发明提供了一种软件运行时故障定位方法，该方法包括静态准备阶段、动态运行阶段和故障定位阶段；其中：在静态准备阶段，即在软件系统运行之前，根据软件系统的高层需求描述，确定性质规约，然后根据该性质规约在软件系统中插装代码、部署探针，并构造运行时监控器；在动态运行阶段，即在软件运行的过程中，插装代码采集软件系统运行时设定监控变量的变化信息，监控器根据该变化信息，对软件系统执行情况进行是否符合性质规约的验证，探针记录软件系统的执行路径。在故障定位阶段，根据软件执行路径和监控器验证结果，进行统计分析实现软件系统故障定位。

技术领域

本发明涉及软件系统可靠性研究技术领域，特别涉及一种软件运行时故障定位方法，用于对软件系统进行运行时监控，实现软件系统的故障定位。

背景技术

当今社会，计算机软件系统的使用已经深入到社会生活的方方面面，比如到通信系统、航空航天器、武器装备、金融与贸易平台、指挥控制系统等等，处于社会发展的核心地位。随着软件需求的复杂化程度增大，软件系统本身的复杂程度也变得日趋庞大，这样就造成软件系统发生故障和失效的可能性增大。一旦核心软件系统发生失效，会对国民经济、人民安危甚至国家安全造成极大的损失。因此，对软件系统的故障进行准确定位和诊断的需求也变得愈加迫切。软件系统的故障定位是调试系统、修复系统中最复杂、耗时最长的一项内容。

目前，各国学者研究出了一些软件系统自动化故障定位方法，这些方法主要分静态方法和动态方法。静态方法利用系统中程序的依赖关系、类型约束等信息来分析程序中的可能故障点；动态方法则通过测试系统程序，跟踪系统程序的执行轨迹和覆盖信息来进行故障定位。高效地定位软件故障为软件的自修复、自适应提供了前提和保障。这些方法虽然在一定程度上解决了故障定位的问题，但效果都不是很理想，同时现有方法很少结合软件运行时状态信息，很难做到软件运行时故障定位。因此，如何尽可能准确的利用软件运行时状态变化定位软件故障位置，成为近几年研究的热点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种软件运行时故障定位方法，该方法简单易实现、适用范围广、可靠性强、故障定位准确率高，可以有效保障软件系统的可信性。

本发明的上述目的通过以下方案实现：

一种软件运行时故障定位方法，包括以下步骤：

(1)、采用规约定义语言将设定的软件系统测试需求定义为性质规约；

(2)、对性质规约对应的脚本文件进行编译得到事件识别器，并确定所述事件识别器的插装位置；然后在软件系统程序进行编译之前，通过代码插装工具将所述事件识别器对应的代码插装在软件系统程序中；

(3)、根据性质规约确定软件系统对应的LTL公式，并利用自动机理论将所述LTL公式转化为有穷状态机，作为运行时监控器；

(4)、根据性质规约确定软件系统的关键变量和关键函数，将所述关键变量和关键函数所在位置作为检测节点，并在所述检测节点上部署探针；

(5)、在软件系统运行时：事件识别器采集设定的监控变量的变化数据，并发送给运行时监控器；运行时监控器对监控变量的变化数据进行验证，判断软件系统执行情况是否符合性质规约；探针记录软件系统的执行路径；

(6)、重复步骤(5)，将软件系统运行M次，得到M组验证结果和软件系统执行路径；

(7)、根据M组验证结果和软件系统执行路径，统计每个检测节点上出现故障的次数，选取故障次数最高的若干个位置作为软件系统的故障点。

上述的软件运行时故障定位方法，在步骤(1)中，采用原子事件定义语言PDEL和复合事件定义语言MEDL描述设定的软件系统测试需求，确定性质规约。