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    GJB5000A二級的MA過程域在軟件測試中的應(yīng)用

    2020-02-03 08:21:42胡多海
    電子技術(shù)與軟件工程 2020年6期
    關(guān)鍵詞:軟件測試專用軟件

    胡多海

    (南京科瑞達(dá)電子裝備有限責(zé)任公司 江蘇省南京市 211100)

    1 研究背景

    隨著信息化和電子對抗技術(shù)在戰(zhàn)場中的應(yīng)用越來越廣泛,嵌入在各種武器裝備和系統(tǒng)中的計算機越來越多。由于軟件在設(shè)計、更改上比硬件更靈活和方便,越來越多的本由硬件來實現(xiàn)的功能改成由軟件完成,各武器裝備和系統(tǒng)的功能和性能變得越來越依賴于軟件。因此,軟件的質(zhì)量已經(jīng)成為影響系統(tǒng)質(zhì)量的重要因素。

    如何提高軟件的質(zhì)量已經(jīng)成為各研制單位和相關(guān)組織面臨的重要問題。隨著軟件工程在國內(nèi)發(fā)展的幾十年過程中,政府組織和軟件企業(yè)開始意識到其根本問題是在于不能有效管理其軟件過程,在無序和混亂的項目狀態(tài)下,組織無法從先進的技術(shù)、方法和工具中獲益。面對軟件開發(fā)活動,首先需要解決的是無章可循、有章不循問題,其過程通常是隨意的、無序的。從而進行項目管理顯得尤為重要。

    針對以上情況,中國人民解放軍總裝備部批準(zhǔn)發(fā)布了GJB5000A-2008,軍標(biāo)中將組織的軟件研制能力成熟度分為五個等級,初始級(1 級),已管理級(2 級),已定義級(3 級),已定量管理級(4 級),優(yōu)化級(5 級)[1]。如圖 1 所示。

    2 級中MA 過程域的目的是開發(fā)和保持測量能力,以支持管理信息的需要。MA 過程域必需實現(xiàn)的專用目標(biāo)和專用實踐如圖 2,“SG”表示專用目標(biāo),“SP”表示專用實踐。

    2 軟件測試概述

    軟件測試,是驗證軟件及相關(guān)文檔是否滿足用戶或設(shè)計需求,并盡可能多的發(fā)現(xiàn)潛在的問題。以通過測試發(fā)現(xiàn)問題為手段,以提高軟件的質(zhì)量為目的,更好的滿足用戶需求,提高軟件的可靠性。軍用軟件的研制過程中,各大軍用標(biāo)準(zhǔn)明確軟件測試是必不可少的一部分。軟件測試一般都需要進行測試策劃、測試設(shè)計和實現(xiàn)、測試執(zhí)行以及測試總結(jié)4 個步驟[2,3]。

    測試策劃,這個過程要求測試分析人員依據(jù)開發(fā)計劃和被測試軟件有關(guān)設(shè)計文檔對被測試軟件進行分析,以確定測試的要求和終止條件,并滿足軟件特性,獲取測試資源,必要時開發(fā)測試軟件等,并最終形成軟件測試計劃。

    測試設(shè)計和實現(xiàn),這個過程一般要求由開發(fā)人員輔助測試人員完成。一般根據(jù)軟件測試計劃、需求或其它開發(fā)文檔進行測試用例的設(shè)計、獲取測試數(shù)據(jù)、確定測試順序、獲取需要的測試資源、建立有效的測試環(huán)境以及需要時編寫測試程序,最終形成軟件測試說明。

    測試執(zhí)行,這個過程要求測試員按照已經(jīng)編制的軟件測試計劃和軟件測試說明的要求進行測試。在執(zhí)行過程中,測試員如實地記錄測試過程、發(fā)現(xiàn)的軟件或文檔的錯誤,并填寫完整測試結(jié)果,最終形成測試記錄。

    測試總結(jié),這個過程要求測試分析人員根據(jù)被測軟件的設(shè)計說明、測試計劃和說明、測試記錄和軟件問題記錄等,對軟件測試進行總結(jié),最終形成軟件測試報告。

    表1:MA 專用目標(biāo)和專用實踐

    圖1:軍用軟件研制能力成熟度的五個等級

    圖2:MA 過程域

    以上4 個測試過程形成的軟件測試計劃、軟件測試說明以及軟件測試報告3 份文檔,充分體現(xiàn)了測量分析的專用目標(biāo)和專用實踐在軟件測試中的應(yīng)用。

    3 MA在軟件測試中的應(yīng)用

    測量與分析的目的是開發(fā)和保持測量能力,以支持管理信息的需要。MA包含2個專用目標(biāo),共8個專用實踐。具體分布情況見表 1。

    3.1 SG1安排測量與分析活動

    表2:SG1 的應(yīng)用

    圖3:函數(shù)覆蓋率

    圖4:MC/DC 分析圖

    圖5:MC/DC 覆蓋率圖

    (1)確定測量目標(biāo):根據(jù)已標(biāo)識的信息需要和目標(biāo),建立和維護測量目標(biāo)[1,4]。

    從產(chǎn)品研制過程和項目管理角度,掌握產(chǎn)品質(zhì)量狀況和減少總的生存周期成本為已標(biāo)識的信息需要。那么建立改進先前的質(zhì)量水平為測量目標(biāo),并進行維護,才可以滿足已標(biāo)識的信息需要。并且,盡早發(fā)現(xiàn)代碼中的缺陷,避免后期問題追蹤的復(fù)雜性,從而能有效縮短軟件生存周期。

    至于如何達(dá)到改進先前的質(zhì)量水平這個測量目標(biāo),就需要指明測量項。通過測量項來統(tǒng)計分析是否滿足測量目標(biāo)。

    (2)指明測量項:指明涉及測量目標(biāo)的測量項[1,4]。

    測量項一般包括基本測量項和導(dǎo)出測量項。注釋率、缺陷數(shù)這些數(shù)據(jù)由直接測量獲得,為基本測量項。語句覆蓋率、分支覆蓋率、缺陷密度,這些均是通過兩個或更多基本測量項組合而成,為導(dǎo)出測量項。

    (3)指明數(shù)據(jù)采集和存儲規(guī)程:指明將如何獲得和存儲測量數(shù)據(jù)[1,4]。

    確保恰當(dāng)?shù)夭杉秸_的數(shù)據(jù)就要明確采集方法,明確了采集方法才能幫助進一步澄清信息需要和測量目標(biāo)。并規(guī)定通過何種手段獲得和存儲數(shù)據(jù)。

    (4)指明分析規(guī)程:指明如何對測量數(shù)據(jù)進行分析和報告[1,4]。

    事先指明分析規(guī)程,確保能按文檔化的測量目標(biāo)進行合格的分析和報告。這個方法也是對實際上是否采集了必要數(shù)據(jù)的一種查驗。

    綜合以上情況,假若當(dāng)前有兩個信息需要:掌握產(chǎn)品質(zhì)量狀況和減少總的生存周期成本,那么專用目標(biāo)1 的4 個專用實踐在軟件測試中的應(yīng)用情況可見表 2。

    3.2 SG2提供測量結(jié)果

    (1)采集測量數(shù)據(jù):獲得規(guī)定的測量數(shù)據(jù)[1,4]。

    首先,獲得基本測量項的數(shù)據(jù)。如缺陷數(shù),執(zhí)行測試用例通過數(shù)和不通過數(shù),執(zhí)行不通過的測試用例要分析是軟件缺陷還是測試用例設(shè)計錯誤。當(dāng)確定為缺陷后方可參與統(tǒng)計,避免數(shù)據(jù)統(tǒng)計出現(xiàn)差錯。其次,生成導(dǎo)出測量項數(shù)據(jù),導(dǎo)出測量項的數(shù)據(jù)值都是新計算得到的。比如缺陷密度是從基本測量項缺陷數(shù)和有效代碼行數(shù)通過計算衍生出的導(dǎo)出測量項。

    (2)分析測量數(shù)據(jù):分析并解釋測量數(shù)據(jù)[1,4]。

    對發(fā)現(xiàn)的缺陷從嚴(yán)重等級角度分析。嚴(yán)重等級從高到低分別是致命、嚴(yán)重、一般和輕微。若致命和嚴(yán)重缺陷占比較高,需要與利益相關(guān)方一起評審結(jié)果,并給出附加分析。如表3 是某型產(chǎn)品在配置項測試中問題等級統(tǒng)計情況。

    對表3 中數(shù)據(jù)可進行以下分析;

    1.從行數(shù)據(jù)分析,功能測試出現(xiàn)的問題最多,占比高達(dá)69.17%,性能測試出現(xiàn)的問題最少,占比僅4.5%。這說明,開發(fā)人員以后要注意對功能的實現(xiàn)情況,同時軟件測試人員需要更多關(guān)注功能,問題越多的地方越需要更充分的測試,以發(fā)現(xiàn)更多潛在的問題。

    2.從列數(shù)據(jù)分析,致命問題出現(xiàn)2 個,一般問題有107 個,占比高達(dá)80.45%。致命問題也就是導(dǎo)致軟件直接退出或卡死,無法繼續(xù)使用。需要同軟件開發(fā)人員一同分析原因,舉一反三,避免類似問題再次發(fā)生。一般問題多數(shù)屬于開發(fā)人員容易忽略的部分,一般常見的有輸入數(shù)據(jù)的有效性未判斷,長度、字符類型、特殊字符等未進行校驗。

    從缺陷類型角度分析,分別有設(shè)計缺陷、代碼缺陷、文檔缺陷及其它。一般情況代碼缺陷居多,若出現(xiàn)過多的設(shè)計缺陷,需要進行分析并引起重視。如表4 是某產(chǎn)品在配置項測試中問題類型統(tǒng)計情況。

    表3:某型產(chǎn)品配置項測試問題等級統(tǒng)計

    表4:某產(chǎn)品配置項測試問題類型統(tǒng)計

    表5:某產(chǎn)品部分源代碼

    對表4 中數(shù)據(jù)可進行以下分析:

    1.從行數(shù)據(jù)比較,此處分析可參考表3 的分析1。

    2.從列數(shù)據(jù)分析,代碼問題113 個,占比84.96%,而設(shè)計問題3 個,無其他問題。這說明該軟件從設(shè)計上,基本滿足要求,是可信的。從設(shè)計到代碼實現(xiàn)過程,代碼問題嚴(yán)重影響軟件的質(zhì)量,直接導(dǎo)致功能未實現(xiàn)或性能未達(dá)到指標(biāo)要求。需要開發(fā)人員自身提高對代碼的質(zhì)量審查和調(diào)試,讓問題盡量暴露,節(jié)約開發(fā)成本和周期,從而提高軟件質(zhì)量。

    (3)存儲數(shù)據(jù)和結(jié)果:管理和存儲測量數(shù)據(jù)、測量規(guī)格說明和分析結(jié)果[1,4]。

    目前可進行軟件測試數(shù)據(jù)管理的相關(guān)軟件比較多。比如開源的禪道集成運行環(huán)境軟件可以實現(xiàn)對測試用例、執(zhí)行情況、缺陷等進行管理。這些重要的測試數(shù)據(jù)均可在測試報告上進行存儲和展示。

    (4)交流結(jié)果:向所有利益相關(guān)方報告測量與分析活動的結(jié)果[1,4]。

    實現(xiàn)該專用實踐可通過評審測試報告方式,在一份有效的測試報告已存儲足夠的測試數(shù)據(jù),應(yīng)及時、有效的向利益相關(guān)方通報測量與分析過程的結(jié)果,以支持決策并幫助采取糾正措施。

    綜上所述,對任何測量數(shù)據(jù)需要經(jīng)過采集、分析、存儲和交流4 個過程。下面以覆蓋率為例,通過LDRA Testbed 測試工具進行分析。表5 為某產(chǎn)品部分源代碼。

    通過盡可能多的設(shè)計測試用例,可實現(xiàn)源代碼的語句覆蓋(Statement Coverage)、分支覆蓋或判定覆蓋(Brach/Decision Coverage)以及修正條件判定覆蓋(Modifiеd Condition/Dеcision Coverage,簡稱MC/DC)均達(dá)到100%的覆蓋率,如圖3 所示。

    本案例中有邏輯判斷語句while((val1 < 0.0) && (val2 > 0.0)),存在MC/DC 覆蓋率。若記(val1 < 0.0)為條件C1,(val2 > 0.0)為條件C2。該邏輯判斷語句共存在4 種真值情況,要實現(xiàn)MC/DC 的覆蓋率100%的要求,只需滿足C1 和C2 條件。從圖中可看出滿足條件C1 需要設(shè)計1 和3 兩種情形,滿足條件C2 需要設(shè)計1 和2,綜合兩個條件,只需設(shè)計3 個用例分別滿足1、2 和3 的邏輯取值情況即能實現(xiàn)該語句的MC/DC 覆蓋率100%。

    按照以上分析設(shè)計用例并執(zhí)行,通過查看動態(tài)覆蓋分析報告,即可看到如圖5 實現(xiàn)情況,表明已滿足條件C1 和條件C2。

    通過以上方法,設(shè)計用例實現(xiàn)對所有被測函數(shù)的覆蓋率。若存在無法達(dá)到100%的應(yīng)給出合理說明,最后統(tǒng)計所有文件的每一個函數(shù)的覆蓋率情況,形成軟件測試報告。

    4 結(jié)束語

    本文首先介紹了GJB5000A 的相關(guān)背景及軟件測試的一般過程。然后對MA 過程域的各專用目標(biāo)和專用實踐如何在軟件測試中的實施展開了詳細(xì)討論。對軟件工程化在軟件測試中的推進工作有指導(dǎo)作用,為提高組織的測量和分析能力提供依據(jù)。

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