軟件可靠性仿真測試平臺實(shí)時(shí)技術(shù)研究

　　按照仿真器所處的運行模式，將其任務(wù)劃分為實(shí)時(shí)任務(wù)和非實(shí)時(shí)任務(wù)。

　　實(shí)時(shí)任務(wù)指在仿真測試過(guò)程中，仿真器需要在確定時(shí)間內完成的任務(wù)，包括：

　?。羁刂疲òy試開(kāi)始、工作模式切換、驅動(dòng)通信接口、測試結束等）；

　?。c被測目標軟件之間的實(shí)時(shí)交聯(lián)數據驅動(dòng)任務(wù)；

　?。c主控機分系統之間的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )通信任務(wù)；

　?。宦?lián)數據實(shí)時(shí)生成；

　?。疁y試數據和測試結果數據的記錄和顯示；

　?。疁y試結果數據的初步精度分析和狀態(tài)邏輯驗證。

　　非實(shí)時(shí)任務(wù)指對于任務(wù)完成的時(shí)間沒(méi)有嚴格約束的任務(wù)，包括：

　?。脩?hù)通過(guò)界面進(jìn)行的分系統參數和有關(guān)配置描述；

　?。窒到y初始化及用戶(hù)指定分系統自檢和維護；

　?。疁y試數據的事后回放；

　?。當祿觳僮?。

　　為系統任務(wù)調度管理的方便，根據任務(wù)的屬性、等級和處理周期的不同，將實(shí)時(shí)任務(wù)劃分為動(dòng)態(tài)任務(wù)和靜態(tài)任務(wù)，靜態(tài)任務(wù)又包括長(cháng)周期任務(wù)和短周期任務(wù)。

　　動(dòng)態(tài)任務(wù)指動(dòng)態(tài)跟蹤系統狀態(tài)，根據實(shí)際運行狀況，臨時(shí)加入的任務(wù)，如實(shí)時(shí)自檢任務(wù)、系統發(fā)生故障時(shí)動(dòng)態(tài)加入的異常處理任務(wù)等。

　　長(cháng)周期任務(wù)指可以在多個(gè)時(shí)間標簽內完成的任務(wù)，如有必要，這類(lèi)任務(wù)可在時(shí)限還沒(méi)有完成就終止。包括顯示任務(wù)、記錄任務(wù)、從數據庫或數據文件中讀取數據到內存的任務(wù)。

　　短周期任務(wù)指對任務(wù)完成的時(shí)間有嚴格的限定，必須在一個(gè)時(shí)間標簽內完成的任務(wù)，即在25 ms周期內，完成對目標軟件的一次驅動(dòng)，同時(shí)接收目標軟件的對外輸出。包括交聯(lián)數據的生成、交聯(lián)數據的1553B驅動(dòng)、從主控機接收和向主控機發(fā)送測試數據信息包、仿真器應答信息包的網(wǎng)絡(luò )通信任務(wù)等周期性的任務(wù)。

　　上述各類(lèi)任務(wù)在其生命周期內一般都包括創(chuàng )建、就緒、掛起、運行、取消和結束六種狀態(tài)，其狀態(tài)轉換關(guān)系如圖3所示，由總的任務(wù)調度控制器將各任務(wù)帶入不同的狀態(tài)。

　              　圖3　任務(wù)狀態(tài)轉換關(guān)系示意圖

　　2.2.3　仿真器調度模塊的設計

　　仿真器對于各類(lèi)任務(wù)采用時(shí)間、事件以及數據驅動(dòng)相結合的調度原則進(jìn)行控制管理。為了提高系統的實(shí)時(shí)性和適應性，采用了動(dòng)態(tài)和靜態(tài)調度策略相結合、任務(wù)發(fā)生的周期和優(yōu)先級相結合的調度方式。

　　在調度框架中集中不同的調度策略。在運行模式下：系統測試工作正常，則對于周期性的實(shí)時(shí)任務(wù)采用靜態(tài)生成的調度策略；在系統發(fā)生故障時(shí)，則采用臨時(shí)的動(dòng)態(tài)調度策略，它根據系統的運行狀況，實(shí)時(shí)加入動(dòng)態(tài)任務(wù)，并根據動(dòng)態(tài)任務(wù)的級別，決定該任務(wù)是立即執行還是按順序執行。隨著(zhù)故障的排除，取消該任務(wù)，系統重新恢復到先前的調度策略。

　　仿真器根據任務(wù)運行占用時(shí)間的不同，以不同速率來(lái)調度不同模塊，滿(mǎn)足實(shí)時(shí)驅動(dòng)的要求。采用優(yōu)先級調度和分時(shí)調度相結合的方式：優(yōu)先級調度方式即調度模塊對于每一項任務(wù)都賦予了嚴格的優(yōu)先級，按優(yōu)先級的次序從高到低執行；分時(shí)調度方式是采用時(shí)間片輪轉的方式來(lái)執行各個(gè)任務(wù)，這種調度方式多是在終止模式下采用（或在運行模式下，系統已經(jīng)完成短周期的任務(wù)，還留有時(shí)間余量的情況下）。例如，對于1553B數據驅動(dòng)和交聯(lián)數據生成等短周期任務(wù)在每25 ms定時(shí)到時(shí)串行化執行，被賦予了較高優(yōu)先級，而對于顯示和記錄數據等長(cháng)周期任務(wù)分時(shí)執行或交叉執行，被賦予了較低優(yōu)先級，以保證能正常驅動(dòng)MBI卡。

　　在優(yōu)先級調度方式中，采用優(yōu)先級浮動(dòng)的原則：即根據系統實(shí)時(shí)處理任務(wù)的不同，按照需要動(dòng)態(tài)地改變優(yōu)先級。系統在正常運行時(shí)，優(yōu)先級不變；當系統發(fā)生嚴重故障時(shí)，調度模塊動(dòng)態(tài)觸發(fā)異常處理任務(wù)，并根據故障類(lèi)別和故障被維護的狀況，動(dòng)態(tài)調整模塊處理級別。對于影響系統測試的重要模塊，調度模塊啟動(dòng)相應的備份儲備模塊，同時(shí)將“暫停測試”的申請通過(guò)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送到主控機。這樣，系統就具有了故障恢復能力，實(shí)現了關(guān)鍵部分的冗余保護，提高了可靠性。

　　根據上述設計，在實(shí)時(shí)測試過(guò)程中，仿真器的實(shí)時(shí)調度層次模型如圖4所示。

             圖4　RUN()模式下實(shí)時(shí)任務(wù)調度模型示意圖

　　基于以上的調度策略，任務(wù)調度管理模塊采用以下方式對各模塊進(jìn)行調度：

　?。袛喾绞剑寒斂偟娜蝿?wù)調度器監控到消息隊列中最高消息到來(lái)時(shí)，立即申請軟件中斷，或者有硬件中斷申請時(shí)，系統立即停止當前執行的任務(wù)，執行相應的中斷處理。

　?。〞r(shí)方式：實(shí)時(shí)測試開(kāi)始后，定時(shí)器每25 ms發(fā)出定時(shí)消息，定時(shí)將需要發(fā)送的測試用例數據送到MBI卡上。

　?。⒎绞剑夯赪in98消息傳遞機制，由線(xiàn)程調度方式實(shí)現。

　?。盘柫考叭肿兞糠绞剑嚎偟娜蝿?wù)調度器監控到任務(wù)啟動(dòng)的信號量或狀態(tài)量改變后，按任務(wù)的等級運行任務(wù)。

　　根據系統任務(wù)調度管理的方式，將任務(wù)消息的處理級別分為三個(gè)優(yōu)先級：

　?、僮罡呒壪ⅲ涸擃?lèi)消息要求系統立即響應，具有此類(lèi)優(yōu)先級的模塊在系統實(shí)時(shí)仿真中處于核心地位。該消息不放到Windows的系統消息隊列中排隊，而是直接送到相應的應用消息隊列中，供應用程序處理。這樣可以避免無(wú)節制的消息循環(huán)，保證了消息處理的及時(shí)性。