Linux下SANE Driver自動(dòng)化測試工具的設計與實(shí)現

SANE（Scanner Access Now Easy）是一個(gè)應用程序接口A(yíng)PI（Application Programming Interface）[1]，提供了對光柵圖像掃描硬件的標準訪(fǎng)問(wèn)[2]。Linux對掃描儀的支持就是通過(guò)SANE實(shí)現的。SANE標準中將實(shí)現SANE接口的驅動(dòng)程序稱(chēng)為SANE Driver或者SANE后端程序；將調用SANE接口的應用程序稱(chēng)為SANE前端程序；將對掃描設備的各種控制抽象為SANE選項，resolution就是其中一個(gè)SANE選項。
　對掃描儀驅動(dòng)程序進(jìn)行測試主要包括功能測試和性能測試。功能測試主要指掃描質(zhì)量、圖像質(zhì)量是否滿(mǎn)足用戶(hù)需求；性能測試主要指掃描效率，也就是掃描一幅圖像所需的時(shí)間。嚴格地說(shuō)，由于SANE前端程序與SANE后端程序均遵守SANE標準，任何一個(gè)SANE前端程序都可以用來(lái)測試SANE后端程序。但由于目前Linux下沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的SANE Driver測試工具，通常測試人員將掃描應用程序用于測試SANE Driver，而在Linux下常用XSANE作為測試工具。XSANE應用程序是基于GTK的sane圖像處理軟件，它可通過(guò)掃描儀和照相機等設備獲得圖像。
　XSANE功能比較強大，但是由于其主要面向用戶(hù)應用，作為測試工具則存在一些不足：（1）功能測試時(shí)效率低下，如果所要測試的選項數目比較多時(shí)，測試的工作量很大而且容易出錯，而其所支持的批次掃描生成腳本很復雜，而且腳本很難維護；（2）性能測試時(shí)不能自動(dòng)計算掃描時(shí)間，手工計算工作量大且誤差也較大。此外，還存在一些其他問(wèn)題：如不能顯示選項的詳細信息、不能動(dòng)態(tài)更新可用的掃描設備以及不能選擇其他可用設備等。
　針對以上問(wèn)題，本文通過(guò)引用腳本技術(shù)[3]，采用一種高效的遍歷算法工具，有效地解決了上述問(wèn)題。該工具能夠適用所有采用SANE標準的驅動(dòng)程序，且能夠自動(dòng)遍歷所有的選項及其取值。用戶(hù)只需根據測試需要寫(xiě)好測試腳本，該工具就可以根據腳本進(jìn)行多次掃描。因此可以較大程度地減少SANE Driver測試所需的人員及其時(shí)間。
1 整體架構設計
　針對XSANE用作測試工具存在的問(wèn)題以及測試需求，通過(guò)如下設計能得到有效解決。將工具分成5個(gè)功能模塊：更新設備、列出選項、手動(dòng)掃描、腳本掃描以及產(chǎn)生腳本。
?。?）更新設備：支持用戶(hù)隨時(shí)更新設備列表。
?。?）列出選項：可以列出SANE后端所定義的所有選項，且只顯示當前設備所支持選項的相關(guān)信息，還可以根據用戶(hù)的選擇相應地顯示SANE后端的版本號及一些設置沖突的警告信息。
?。?）手動(dòng)掃描：類(lèi)似一般的前端程序，主要實(shí)現單次掃描，只顯示當前設備所支持的選項及其取值。
?。?）腳本掃描：是自動(dòng)化測試的關(guān)鍵。能夠讀入一個(gè)腳本文件，然后對腳本中各選項的組合值進(jìn)行遍歷，每取到一個(gè)組合，便掃描一次。
?。?）產(chǎn)生腳本：可以將當前設備所支持的選項及其取值范圍記錄在腳本文檔中。該腳本相當于一個(gè)腳本模板，以后的腳本可以只在此基礎上稍作修改即可。
2 工具的實(shí)現
　基于以上架構設計在Linux系統下用GTK+和C語(yǔ)言來(lái)實(shí)現整個(gè)工具。
2.1 更新設備
　在用戶(hù)掃描過(guò)程中，可能會(huì )有新的掃描設備打開(kāi)，也可能現有的掃描設備關(guān)閉，因此，有必要讓用戶(hù)隨時(shí)知道可用的設備列表。其設計思路是：在選擇更新設備后，調用sane_get_devices來(lái)獲得可用的設備列表。實(shí)現時(shí)，為了允許用戶(hù)在更新設備時(shí)進(jìn)行其他操作，可將更新的操作放至一個(gè)新的線(xiàn)程中去實(shí)現。當可用設備為0時(shí)，應給用戶(hù)相應的提示。
2.2 列出選項
　根據測試需要，這里要求給出SANE后端的版本號，可用選項的詳細信息以及警告信息。關(guān)于版本號，SANE標準中給出了5個(gè)宏，該工具主要直接調用后面的3個(gè)宏：即SANE_VERSION_MAJOR、SANE_VERSION_MINOR、SANE_VERSION_BUILD，分別獲得SANE后端最大、最小以及編譯版本號。
對于選項的詳細信息，SANE標準中有一個(gè)專(zhuān)門(mén)用來(lái)描述的結構即SANE_Option_ Descriptor。調用SANE標準中的sane_get_option_descriptor后便會(huì )返回這個(gè)結構體，記錄這個(gè)選項的詳細信息。
　警告信息主要通過(guò)分析結構體SANE_Option_ Descriptor中的cap值。由SANE標準可知，當SANE_CAP_ SOFT_SELECT被設置時(shí)，SANE_CAP_SOFT_DETECT也會(huì )被設置，故cap值不能為5；SANE_CAP_SOFT_SELECT和SANE_CAP_HARD_SELECT不能同時(shí)被設置，故cap值不能為3。當某一個(gè)選項的cap值不為3或5時(shí)，可認為這個(gè)選項設置是正確的。
　實(shí)現時(shí)，可以將版本信息、選項信息及警告信息分別寫(xiě)至三個(gè)文件中，然后根據用戶(hù)的操作讀入相應的文件。
2.3 手動(dòng)掃描
　一次完整的掃描過(guò)程包括兩個(gè)部分：配置設備和獲取圖像。配置設備主要通過(guò)sane_control_option來(lái)完成。sane_control_option可以用于獲取選項的當前參數，也可以用于設置選項的參數。設置完參數后，先調用sane_start，然后一直調用sane_read讀圖像數據直至sane_read返回狀態(tài)為SANE_STATUS_EOF，最后不管讀圖像是否成功均要調用sane_cancel。
　實(shí)現時(shí)，當用戶(hù)選擇手動(dòng)掃描后會(huì )創(chuàng )建一個(gè)新的線(xiàn)程去執行，配置設備和獲取圖像均包含在新的線(xiàn)程中。每進(jìn)行一次用戶(hù)掃描，都會(huì )新建一個(gè)線(xiàn)程。同時(shí)為了方便測試人員，工具在手動(dòng)掃描和后面的腳本掃描中均會(huì )記錄一些重要信息：如圖像的原始大小及實(shí)際獲得的大小、 sane_start和sane_read的時(shí)間、一些操作的返回信息及圖片保存目錄和名字等。
2.4 腳本掃描
　腳本掃描與手動(dòng)掃描是相互獨立的。用戶(hù)可以只選擇手動(dòng)掃描，也可以只選擇腳本掃描。不過(guò)，它們之間有著(zhù)緊密的聯(lián)系，其掃描流程都是一樣的。手動(dòng)掃描與腳本掃描的結構體系如圖1所示。腳本掃描可以看作是多次的手動(dòng)掃描，所不同的是，手動(dòng)掃描是從界面獲得選項值，而腳本掃描是從文本獲得選項值。
腳本掃描的流程是：首先檢查腳本的語(yǔ)法正確性，然后分析腳本，遍歷各個(gè)選項值的組合，每得到一個(gè)組合，便掃描一次，當掃描完成時(shí)，再取下一組合掃描直至遍歷完所有的組合。

　實(shí)現時(shí)，每掃描一次，均創(chuàng )建一個(gè)新線(xiàn)程，下一次掃描要等上一線(xiàn)程結束后才開(kāi)始。
2.5 產(chǎn)生腳本
　產(chǎn)生的腳本主要列出設備所支持的選項名字及其取值范圍，然后以特定的格式寫(xiě)入腳本中[4]。由于結構體SANE_Option_Descriptor中包括選項的各種信息，因此結構體中的元素title可作為該選項的名字，而選項取值范圍可從結構體中的聯(lián)合體constraint得到。實(shí)現時(shí)，應允許用戶(hù)選擇保存路徑。
2.6 遍歷算法研究
　在對SANE Driver測試時(shí)，一般會(huì )選中一些選項進(jìn)行全組合或部分組合進(jìn)行測試。以?xún)蓚€(gè)選項為例：mode值為 Color和Gray，resolution值為75和100，測試時(shí)就用Color 75、Color 100， Gray 75、 Gray 100四種組合掃描4次。xsane中的批次掃描采用了類(lèi)似的方法，它將所要掃描的每種組合記錄在文本中，然后通過(guò)讀文本進(jìn)行掃描。當掃描次數較多時(shí)，文本就非常冗長(cháng)而且很難維護。
　測試工具中采用的腳本使用了鍵值對的形式：
　mode=Color，Gray，Binary
　resolution=75，100，150，200，300，400，500，600，1 200，2 400，4 800，9 600，19 200
　對于上面的腳本，通常會(huì )采用直接循環(huán)法：用下面一個(gè)結構體：
struct option {
char names[15]；
char values[10][20]；
} options[MAXOPTIONSNUMBER]；
來(lái)存儲每一種組合，用一個(gè)數組size保存各個(gè)選項值的個(gè)數。比如上例中，第一個(gè)選項mode有3個(gè)值，故size[0]=3；然后用一個(gè)數組index來(lái)存儲選項的當前值，如mode第一個(gè)值為Color，則可表示為index[0]=Color。假如只有mode和resolution兩個(gè)選項，那么只需2個(gè)for循環(huán)即可遍歷選項的取值。其代碼如下：
for（index[0]=0；index[0]size[0]；index[0]++）
for（index[1]=0；index[1]size[1]；index[1]++）
{
for（int i=0；i2；i++）
pass_option_setting_to_dev
（options[i].names，options[i].values[indexs[i]] ）；
// pass_option_setting_to_dev為傳遞參數給設備的函數
...
}
　本文介紹的算法思路簡(jiǎn)單，容易理解。針對上例中的兩個(gè)選項，采用上述的方法可以很好地解決問(wèn)題。但是上述的算法中有多少個(gè)選項就有多少個(gè)for循環(huán)，而且該方法只適用于選項個(gè)數一定的情況下。因為當選項個(gè)數有變動(dòng)時(shí)，都要增加或刪除相應的for循環(huán)數。而現實(shí)中的腳本其選項的個(gè)數是不定的，因此上述的算法可擴展性較差，不適合用于腳本掃描。但只要對上述算法稍作修改即可成為一種簡(jiǎn)單高效的遍歷算法[5]。該算法的腳本仍采用鍵值對這種簡(jiǎn)潔的腳本格式，并且可以很好地適應選項個(gè)數或者選項值個(gè)數的變化。假設變量OPT_NUM代表選項的個(gè)數，其代碼如下：
while（1）{
for（ int i=0；iOPT_NUM；i++）{
　 pass_option_setting_to_dev
（options[i].names，options[i].values[indexs[i]] ）；
...
}
int k= OPT_NUM-1；
while（1）{
if（index[k]size[k]-1） {
index[k]++；break；
}
else{
index[k]=0； k--；
}
}
if（k0）
break；
}
3 測試工具對比
　XSANE與自動(dòng)化測試工具對比如表1所示。
　本文以SANE標準為基礎，針對xsane存在的不足，結合測試需求，實(shí)現了SANE Driver自動(dòng)化測試工具。實(shí)際應用結果表明，與原有的測試工具相比，大大提高了測試效率，極大地減少了測試人員的工作量。
參考文獻
[1] SANE home page[DB/OL].http：//www.sane-project.org， 2001.
[2] 張安清.基于SANE標準的光柵掃描設備應用程序的開(kāi)發(fā)[J].小型微型計算機系統，2001，22（10）：1216-1218.
[3] 凌永發(fā)，張云生，郭秀萍.軟件自動(dòng)化測試中的腳本技術(shù)[J].云南民族學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2002，11（1）：544-548.
[4] 蔣云，趙佳寶.自動(dòng)化測試腳本自動(dòng)生成技術(shù)的研究[J].計算機技術(shù)與發(fā)展，2007，17（7）：4-7.
[5] 《編程之美》小組.編程之美：微軟技術(shù)面試心得[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.