基于软件故障注入的容错性能评测技术

软件故障注入是评测复杂的分布式、网络等容错系统的重要手段,可以按照故障注入触发时间、故障注入触发方法分类。本文比较了目前的故障注入实验,分析了软件故障注入工具及其故障注入方法,并提出基于Windows2000系统的双机网络容错系统评测方法。     

一种基于数据流分析的故障序列生成方法

故障注入是一种测评容错机制的有效方法,它通过有意识地向目标系统引入故障来加速测试容错机制的试验过程.目前大多数故障注入实验中采用的故障序列都是通过随机抽样获取的,容易造成故障潜伏,从而导致容错机制的评测结果不准确.本文提出一种基于数据流分析的故障序列生成方法.提出<故障注入位置,故障注入时间,故障类型,故障掩码>的单粒子故障模型.在此基础上,通过数据流活跃变量分析计算得出故障注入位置属性,以及定值-引用分析确定了故障注入时间属性.并以PowerPC8548处理器和它对应的Trace模拟器为实验平台,验证了该故障序列生成方法具有90%以上的失效加速比,较好地解决了故障潜伏问题.     

基于软件的星载计算机系统故障注入方法的研究

基于软件的故障注入是对星载计算机系统可靠性进行的一种评测技术。该文首先提出了用软件方法进行的故障注入系统SFIS,并提出故障注入模型;其次阐述了用软件方法进行动态故障注入的过程,最后对实验结果进行了分析。     

基于SCSI的存储系统评测平台设计与实现

为解决海量存储系统的容错性问题,定义SCSI磁盘I/O故障模型,设计并实现一种基于SCSI协议的存储系统评测平台。利用SCSI协议中间层提供的接口函数,截获SCSI上层命令,并将其修改为模拟多种故障注入。通过实验比较系统在故障前与故障中的应用级性能,结果表明,该评测平台对不同故障具有不同的容错能力,可以衡量不同存储系统的技术指标。     

一种星载嵌入式软件安全性测试方法

研究了星载嵌入式软件安全性测试问题.提出一种基于故障注入的安全性测试框架,通过构建全数字仿真测试环境,模拟目标系统输入异常故障及运行态异常故障,可以灵活地实现故障注入.根据软件实际运行结果与预期结果的一致性来评价软件检错、容错能力,进而完成对软件的安全性测试及验证过程.     

基于模型的软件接口故障注入测试平台技术

针对软件接口类型多、接口故障注入自动控制复杂的困难以及目前缺少有效的软件接口故障注入工具现状,对软件故障注入中的交联接口故障注入技术展开研究,提出了一种基于模型的软件接口故障注入测试平台技术。通过交联接口测试可视化建模和接口故障注入算子设计,自动生成XML 格式的测试用例,并且通过基于XSLT的脚本自动化生成与执行技术实现测试的控制与执行。故障注入测试主机与接口故障注入器网络连接,接口故障注入器将接口故障数据转换成以太网、串口或CAN网络数据注入到被测软件中,并返回被测件输出数据到测试主机实现测试数据收集与判断。基于模型的软件接口故障注入测试平台具有较强的通用性与易用性,提高了接口故障注入测试的效率,降低了接口测试的成本。     

嵌入式电力监控系统中温备份技术的研究与实现

嵌入式电力监控系统是一个对可靠性要求非常高的系统,需要具有容错能力的软件进行维护.针对嵌入式设备硬件资源及计算能力的限制,研究分析了影响备份系统可靠性的故障模型,提出了一种满足该模型的基于温备份的容错解决方案,深入讨论了在温备份的解决方案中实时数据的同步策略,给出了具体的设计与实现.按该同步策略,采用故障注入法对实现进...     

基于QEMU实现的处理器类故障模拟与注入方法研究

故障注入技术在BIT软件测试中是一种有效的手段。针对电路板级BIT软件测试中遇到的问题,介绍了一种基于开源模拟器QEMU实现的处理器类故障模拟方法。采用该方法对多种处理器故障进行仿真建模,通过对QEMU的扩展开发,加入故障行为模拟模块和故障注入模块,以实现一个具有处理器类故障注入功能的系统级模拟器BitVaSim。首先分析处理器功能故障模式,提取故障的关键字值对,用XML Schema定义故障并用于故障建模;其次对QEMU代码进行二次开发以实现对处理器故障行为的模拟;然后通过配置故障注入接口实现模拟器运行时的故障模式匹配、故障按条件触发等功能;最后通过实验案例来观察模拟器的故障表现,评价这种基于模拟器的故障注入技术。实验过程和结果显示这种方法是有效可行的。     

基于QEMU实现的处理器类故障模拟与注入方法研究

故障注入技术在BIT软件测试中是一种有效的手段。针对电路板级BIT软件测试中遇到的问题,介绍了一种基于开源模拟器QEMU实现的处理器类故障模拟方法。采用该方法对多种处理器故障进行仿真建模,通过对QEMU的扩展开发,加入故障行为模拟模块和故障注入模块,以实现一个具有处理器类故障注入功能的系统级模拟器BitVaSim。首先分析处理器功能故障模式,提取故障的关键字值对,用XML Schema定义故障并用于故障建模;其次对QEMU代码进行二次开发以实现对处理器故障行为的模拟;然后通过配置故障注入接口实现模拟器运行时的故障模式匹配、故障按条件触发等功能;最后通过实验案例来观察模拟器的故障表现,评价这种基于模拟器的故障注入技术。实验过程和结果显示这种方法是有效可行的。     

用软件中断实现的Linux内核故障注入方法

针对容错操作系统的可靠性评测问题,提出一种向Linux内核注入“单个位”故障的方法。基于x86体系结构中的软件中断机制,首先利用可加载内核模块机制在时钟中断中设置一个探测点,然后将用户态的故障数据传输到内核空间,最后利用一种C/S结构的故障注入模型,分别向Linux内核的arch、fs、kernel和mm四个子系统注入故障（瞬时型、间歇型和永久型）6700余次。实验结果表明,与arch和fs子系统相比,kernel和mm子系统对故障的敏感度较高,平均检测故障覆盖率达到38.23';与数据段相比,内核代码段对故障的敏感度较高,平均检测故障覆盖率达到73.49',该方法提高了容错型操作系统可靠性评测的速度和准确度。     

故障注入及故障状态实时观测的多总线测试系统

武器系统对可靠性要求较高,这就意味着系统本身要对各种突发故障具有一定的容错能力.为了检测并提升系统容错能力,需要在总线测试过程中加速系统故障生成,因此故障注入系统的设计尤为关键.本文旨在设计这样一套系统,该系统将武器领域中使用较为广泛的1553B总线以及RS422总线进行集成,具备更广泛的适用性.系统包含上位机软件以及...     

航空电子全双工交换式以太网故障注入方法研究

航空电子全双工交换式以太网(AFDX)是成功应用于新一代大型飞机的新型航空数据总线.针对AFDX适航性及网络容错性能研究的需要,开展了有关AFDX网络故障注入方法的研究.在AFDX实验系统上,通过软件方法进行动态故障注入,测试AFDX网络对注入故障的响应,验证了AFDX网络的可靠性、健壮性及容错性能,并为进一步研究AFDX网络性能及故障诊断提供了大量测试数据,对深入开展AFDX适航技术研究打下了基础.     

一种针对VxWorks系统的通用软件故障注入方法

针对VxWorks下的系统提出了一种通用的基于软件的故障注入方法,给出了故障注入工具的架构和故障模型.故障注入工具使用TCP/IP协议与目标机进行通信,并在目标机上驻留一小部分程序,利用中断的性质完成故障的注入.实验在VMware虚拟机上完成,表明该方法能有效地将故障注入到VxWorks平台下的设备中,以供系统容错性能...     

环境错误注入测试机制

环境错误注入是一种动态的测试软件脆弱性的技术，建立在对系统脆弱性分类模型的基础上，通过选择一个恰当的错误模型，测试系统有意识地触发软件内部存在的安全漏洞。该测试方法对于通常使用的静态检测方法，是一种重要的补充。文章论述了环境错误注入系统的一种实现机制。     

液压系统故障注入与故障诊断仿真研究

通过机-电-液联合仿真等技术手段,构建了基于AMESim和MATLAB软件构建故障诊断数字仿真验证系统,实现机电液系统的故障模拟、注入与诊断仿真功能。并以某典型液压举升回路系统为对象,完成故障模式及诊断方法的研究,建立仿真模型、完成故障注入和诊断过程的演示验证。结果表明,该仿真系统可应用于类似系统、不同工况、不同故障模式的故障注入与故障诊断仿真,极大程度上提高了液压系统的可靠性的设计。     

Application-Level Fault Tolerance as a Complement to System-Level Fault Tolerance

As multiprocessor systems become more complex, their reliability will need to increase as well. In this paper we propose a novel technique which is applicable to a wide variety of distributed real-time systems, especially those exhibiting data parallelism. System-level fault tolerance involves reliability techniques incorporated within the system hardware and software whereas application-level fault tolerance involves reliability techniques incorporated within the application software. We assert that, for high reliability, a combination of system-level fault tolerance and application-level fault tolerance works best. In many systems, application-level fault tolerance can be used to bridge the gap when system-level fault tolerance alone does not provide the required reliability. We exemplify this with the RTHT target tracking benchmark and the ABF beamforming benchmark.     

基于VHDL的故障注入工具的研究

基于VHDL的故障注入技术是一种验证系统可信性的有效方法,构造基于VHDL的故障注入工具是故障注入研究的一个重要组成部分.对基于VHDL的故障注入技术进行了研究,详细描述了该故障注入工具的结构和主要模块功能,并进行故障注入实验,分析和计算故障的激活率、探测率、恢复率.故障注入工具可用于对中等复杂度的VHDL模型进行故障...     

软件故障优化注入方案研究与分析

主要研究了基于空间注入技术的软件故障注入(software-implemented fault injection,SWIFI)实验与分析中存在的问题.提出了并设计了2种基于空间注入技术的注入方式:等待方式与冲击方式,分别设计了2种方式的注入算法,并利用它们分别进行了故障注入实验,通过实验着重分析了注入地址不同的空间分布对实验产生的影响.详细讨论并分析了基于不同空间地址概率分布的故障注入实验问题,根据实验结果得出并证明结论,针对空间注入技术实施的2种注入算法在执行软件故障注入实验时总存在一种相对较优的注入方案.     

计算机系统的容错技术方法

随着计算机技术的发展,计算机系统的可靠性越来越受到人们的重视,而容错技术是提高可靠性的一种有效方法。本文研究了计算机容错技术的各种方法,如硬件容错、信息容错、软件容错等,介绍了TMR（三模冗余）的原理及其缺点,详细研究了两种最基本的软件容错技术NVP和RB。这些容错技术可有效提高计算机系统的可靠性。     

FISDR:一种新的故障注入无线传感器网络性能评估系统

在无线传感器网络WSN中,可靠性和容错性是评价WSN稳定性的重要指标。在WSN的实际应用中常会发生很多故障(Fault)和干扰,采用故障注入FI技术可以向WSN人为地注入这些故障和干扰,通过观察注入故障后网络的反应来评价网络的可靠性和容错性,从而对网络机制进行改进来提高网络的可靠性和稳定性。本文提出的FISDR是一种采用故障注入的WSN性能评估系统,基于软件故障注入方法,采用一对一的方式通过特殊接口与WSN节点连接,向WSN节点注入故障命令。该系统一是可以有效地向WSN注入各种实际应用时可能遇到的故障和干扰并观察网络运行的状况;二是可以接收包括WSN节点和其它各种设备通过特殊接口发来的数据,并将其存储;三是配有上位机软件对网络拓扑结构进行监控、对传输成功率进行统计并对存储的大量信息进行分析,从而对WSN网络及其可靠性做出评价。本系统在一栋五层办公楼分别用数十个WSN节点和FISDR节点做实验,实验内容包括使用FISDR向WSN注入大规模的故障并统计网络的反应状况,验证FISDR故障注入的效果,从而对FISDR的性能进行测试和分析。实验结果表明,FISDR可以有效地向WSN注入各种故障以评价其可靠性,在测试WSN及其可靠性评价方面有很高的应用价值。