基于關(guān)鍵節(jié)點和可疑度的軟件故障定位方法研究.pdf

1、隨著社會各個行業(yè)對軟件功能需求的提高、待處理數(shù)據(jù)量的劇增，促使軟件開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，軟件規(guī)模日益龐大、結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，導(dǎo)致故障的復(fù)雜性不斷增加，造成的危害更為嚴(yán)重。如何提高較大規(guī)模軟件故障定位效率，進(jìn)行有針對性軟件故障定位，并快速、有效定位語句故障，提高軟件可靠性，仍然面臨挑戰(zhàn)。本文重點解決上述問題，研究復(fù)雜軟件故障定位過程關(guān)鍵節(jié)點挖掘方法，研究軟件尤其是軟件關(guān)鍵節(jié)點的語句級故障定位方法，最終實現(xiàn)高效定位語句故障。
　　首先，針對

2、較大規(guī)模軟件以及同一軟件升級版本故障定位效率低問題，設(shè)計了基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的軟件故障定位過程關(guān)鍵節(jié)點挖掘算法。引入復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的有向加權(quán)軟件執(zhí)行復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，分析軟件動態(tài)執(zhí)行過程中函數(shù)間的復(fù)雜調(diào)用關(guān)系，建立軟件網(wǎng)絡(luò)故障的局部和全局傳播和傳染機制，綜合運用節(jié)點被傳染程度和節(jié)點傳染性指數(shù)以及節(jié)點自身發(fā)生故障可能性，設(shè)計軟件執(zhí)行復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點故障傳染能力度量FIC，衡量節(jié)點故障對軟件網(wǎng)絡(luò)的傳染能力。并設(shè)計基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的軟件故障定位過程關(guān)

3、鍵節(jié)點挖掘算法SN_KNM，識別軟件網(wǎng)絡(luò)中對故障傳染和傳播有影響力的節(jié)點，提高較大規(guī)模軟件故障定位效率，以及提升同一軟件升級版本故障定位效率。
　　其次，針對因缺少失敗測試用例導(dǎo)致現(xiàn)有執(zhí)行譜度量方法失效問題，提出了基于執(zhí)行譜的可疑度度量及語句級軟件故障定位算法。通過分析故障可疑度決定性和次要因素，設(shè)計兩種基于失敗執(zhí)行譜和成功執(zhí)行譜的故障可疑度度量 FP3和 FP4。并設(shè)計基于提出可疑度度量的語句級故障定位算法SMFL，應(yīng)用所提出度

4、量獲取軟件語句故障可疑度排序序列，降低定位故障的語句檢查率，解決因缺少失敗測試用例導(dǎo)致現(xiàn)有執(zhí)行譜方法無法發(fā)揮作用的問題。
　　再次，針對不同類型和規(guī)模測試集下的故障定位效率低和性能不穩(wěn)定問題，設(shè)計了基于執(zhí)行譜和執(zhí)行自信息的加權(quán)可疑度度量及故障定位方法。為減小可疑度計算對失敗執(zhí)行譜的依賴，提出基于失敗執(zhí)行譜和成功未執(zhí)行譜兩個決定性執(zhí)行譜的故障可疑度度量方法。另外，提出程序執(zhí)行自信息概念，獲取語句每類軟件執(zhí)行事件包含的信息量，用于構(gòu)建

5、度量加權(quán)權(quán)重系數(shù)，設(shè)計加權(quán)可疑度度量方法。并設(shè)計基于可疑度度量方法的語句故障定位算法，提高不同類型和規(guī)模測試集下的故障定位有效性和性能穩(wěn)定性。
　　另外，針對失敗執(zhí)行未覆蓋故障語句導(dǎo)致無法定位故障問題，設(shè)計了基于可疑度度量和失敗執(zhí)行依賴信息的故障定位算法。提出一種基于執(zhí)行譜分式的故障可疑度度量方法 ENS，分別構(gòu)建基于失敗執(zhí)行譜分式和基于成功未執(zhí)行譜分式，避免可疑度度量失效。另外，運用所提出的執(zhí)行自信息概念，設(shè)計一種分式加權(quán)故障可

6、疑度度量方法ENS?，提高可疑度度量方法的自適應(yīng)性。重點針對失敗執(zhí)行未覆蓋故障語句而導(dǎo)致無法定位故障，提取失敗執(zhí)行控制和數(shù)據(jù)依賴關(guān)系語句集，設(shè)計基于可疑度和失敗執(zhí)行依賴信息的語句綜合定位算法SFD_CFL，提高故障語句綜合可疑度排名，進(jìn)一步提高故障定位有效性。
　　最后，針對大量成功執(zhí)行而缺失失敗執(zhí)行的情況，提出了基于可疑度和執(zhí)行依賴信息的故障綜合定位及成功測試用例約簡方法。提出基于執(zhí)行譜多分式的度量方法，對可疑度度量式中的復(fù)雜分

7、式進(jìn)行動態(tài)加權(quán)，提出基于執(zhí)行譜多分式和執(zhí)行自信息的局部加權(quán)度量方法。針對失敗執(zhí)行缺失情況，設(shè)計基于可疑度度量和執(zhí)行依賴信息的語句故障綜合定位算法SD_CFL，提高故障語句可疑度排名。提出成功用例約簡算法 PTRed，約簡故障定位過程無效的成功測試用例，在減小測試集的情況下提高算法SD_CFL的故障定位效率。
　　實驗在真實開源軟件上進(jìn)行，對軟件故障定位過程關(guān)鍵節(jié)點挖掘算法的可行性和合理性等進(jìn)行了分析，語句故障定位算法的有效性和性能