一种可靠性、弹性、脆性的系统状态评估方法技术方案

本发明专利技术公开了一种可靠性、弹性、脆性的系统状态评估方法，包括如下具体地步骤：步骤1：定义可靠性、弹性、脆性的系统状态评价指标；步骤2：生成测试用例并进行系统测试，保存所有测试用例和测试数据；步骤3：对所有测试用例和测试数据进行数据处理；步骤4：获取系统在所有影响因素组合的作用下的系统状态评估。本发明专利技术适用于对系统在不同影响因素的作用下的性能状态和系统运行时下一阶段可能出现的问题进行预测，可以帮助系统设计和维护人员发现对于系统安全的起决定作用的薄弱环节、安全阈值以及外界干扰因素，以便及时对系统可能出现的问题进行提前预防和维护，提出应对措施，减少系统因故障而不能工作的经济损失，具有较高的实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种可靠性、弹性、脆性的系统状态评估方法
本专利技术涉及软件测试、故障预测
，更具体的说是涉及一种可靠性、弹性、脆性的系统状态评估方法。
技术介绍
传统的系统状态划分一般将系统分为正常和故障两种状态，人们通常将系统能在一定时间内、在一定条件下无故障地执行指定功能的能力称为可靠性。但是对于复杂的系统来说，系统状态可能不止两种，由于系统结构功能的复杂性和系统自身的容错性，在系统受到外界干扰或内部单元故障时，并不会导致系统的完全宕机，而是会出现性能降级但仍持续运行的状态。同时，系统的恢复过程也不是瞬间完成的，往往需要一段时间才能恢复到原状态，为了表示系统在出现故障降级运行后又逐渐恢复的过程，人们引入系统弹性这一性能状态评价指标，系统弹性这一概念最早实是在生态系统中提出的，后在水资源系统、交通网络、电力和基础设施系统中均有应用。但是，并不是所有系统都能从性能降级中恢复或在指定的时间内恢复，系统可能对某些影响因素极为敏感，一些小的扰动就可能导致系统崩溃甚至灾难性后果，因此人们引入系统脆性这一性能状态评价指标，用来评价系统故障后无法正常恢复的状态。系统在运行过程中可能会受内部或外部影响因素的干扰，使系统的性能状态发生改变，可靠性、弹性和脆性等指标被用于评估系统性能状态，然而现有方法通常只对可靠性弹性和脆性三者之一或者是分别进行分析评估，没有对可靠性弹性脆性状态进行综合评估的。将系统受干扰后满足工作要求的状态定义为可靠状态，将系统受干扰后不满足工作要求但可恢复到满足工作要求的状态定义为弹性状态，将系统受干扰后不满足工作要求且不可恢复到满足工作要求的状态定义为脆性状态，同时地进行可靠性、弹性和脆性的综合分析和评估。若想实现对系统状态的准确掌控，有必要同时进行系统的可靠性弹性脆性的综合评估，而评估所需的数据则可以通过测试获取。现有的系统状态测试评估方法主要包括随机测试、利用启发式算法的测试、性能测试与评估、系统关键组件评估、故障注入等。近年来基于启发式算法的测试越来越多的被应用于软件测试中，启发式算法包括遗传算法、蚁群算法、模拟退火、粒子群优化算法等，这种方法不仅可以自动快速的生成测试用例，还可以优化测试用例的覆盖率，使得测试结果能更准确地反映系统状态。但由于启发式算法普遍存在的容易陷入局部最优的问题，可能导致测试结果无法完全的覆盖状态空间。因此，如何提供一种全面评价系统性能，提高系统分析与评价效率的可靠性、弹性、脆性的系统状态评估方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种可靠性、弹性、脆性的系统状态评估方法，适用于对系统在不同影响因素的作用下的性能状态和系统运行时下一阶段可能出现的问题进行预测，可以帮助系统设计和维护人员发现对于系统安全的起决定作用的薄弱环节、安全阈值以及外界干扰因素，以便及时对系统可能出现的问题进行提前预防和维护，提出应对措施，减少系统因故障而不能工作的经济损失，具有较高的实际应用价值。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种可靠性、弹性、脆性的系统状态评估方法，包括如下具体地步骤：步骤1：根据系统定义可靠性、弹性、脆性的系统状态评价指标；步骤2：生成测试用例并进行系统测试，保存所有测试用例和测试数据；步骤3：对所有测试用例和测试数据进行数据处理；步骤4：获取系统在所有影响因素组合的作用下的系统状态评估。优选的，在上述的一种可靠性、弹性、脆性的系统状态评估方法中，所述步骤1中，具体步骤包括：步骤11：获取影响系统状态的影响因素和所述影响因素的取值范围；进一步，根据人为经验获取能够影响系统状态的m个因素{P1,P2,…,Pm}，这些因素可以是系统内部自身影响因素，也可以是外界干扰因素；根据系统实际运行环境和系统自身确定这些因素各自的取值范围：P1∈[p1min，p1max]，P2∈[p2min，p2max]，…，Pm∈[pmmin，pmmax]。步骤12：获取反映系统状态的性能参数和系统正常工作阈值；获取系统性能参数F，假设当F＝F0时，系统处于最佳工作状态，系统受到干扰或影响时，性能参数产生波动，φ是系统正常工作所能承受的最大波动，那么F0±φ即为系统正常工作阈值，当系统性能参数F∈[F0-φ，F0+φ]时，认为系统满足工作要求或正常工作，当系统性能参数时，认为系统不满足工作要求。步骤13：根据系统能够承受的最长恢复时间，定义系统的可靠性、弹性和脆性的系统状态评价指标；假设影响因素对系统作用开始的时刻为ts，作用结束的时刻为td，该结束时刻对应的系统性能参数F＝Fd，根据系统的实际情况确定系统所能承受的最大恢复时间t，tr为从td开始经过规定的t时刻后所处的时刻，该时刻的系统性能参数F＝Fr；如果Fd∈[F0-φ，F0+φ]，则认为系统在该影响因素组合条件{P1,P2,…,Pm}下是可靠的；如果且Fr∈[F0-φ，F0+φ]，则认为系统在该影响因素组合条件{P1,P2,…,Pm}下是弹性的；如果且则认为系统在该影响因素组合条件{P1,P2,…,Pm}下是脆性的。优选的，在上述的一种可靠性、弹性、脆性的系统状态评估方法中，所述步骤2中，具体步骤包括：步骤21：利用小生境粒子群优化算法为系统生成多种影响因素组合的测试用例，根据系统特点确定适应度函数，优化生成的测试用例；进一步，根据系统特征及优化方向确定适应度函数，再根据步骤1确定的影响因素个数和影响因素范围确定算法中的相关参数——粒子维度和粒子运动范围；其中影响因素的个数m对应粒子的维度，影响因素的取值范围[pmin，pmax]对应粒子位置的取值范围，其它一些算法参数如粒子个数、粒子速度范围和最大迭代次数等则需要根据具体系统的情况确定取值；初始化粒子群，根据粒子的位置生成测试用例，每一个粒子都可以视为一组测试用例，测试用例即为包含所有影响因素的一个序列C{P1,P2,…,Pm}；根据后续系统测试结果计算适应度，更新粒子位置和速度，生成新测试用例。步骤22：将测试用例输入到系统中，进行系统测试，获取系统实时性能参数；进一步，针对仿真系统和实物系统，测试用例的施加方式和输出的获取方式是不同的；对于模拟仿真系统，可以通过加载配置文件、编写自动化脚本和利用输入端口等方式将测试用例输入到模拟仿真系统中，从输出端口获取系统的实时性能参数。对于实物系统，可以通过环境模拟试验和信号加载等方式将测试用例施加到实物系统中，通过传感器等设备获取系统的实时性能参数。步骤23：将系统测试过程中的系统性能参数记录下来，根据性能参数计算适应度函数，小生境粒子群优化算法根据适应度函数迭代下一组测试用例，重复步骤21-23，直到满足设定的迭代次数或最优位置与规定最优位置的差值在规定范围内。进一步，将系统关键性能参数代入适应度计算公式中，计算出每组测试用例的适应度，小生境粒子群优化算法根据适应度生成新的测试用例，最终生成N个测试用例，C1{P1,P2,…,Pm}，C2{P1,P2,…本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可靠性、弹性、脆性的系统状态评估方法，其特征在于，包括如下具体地步骤：/n步骤1：定义系统可靠性、弹性、脆性的系统状态评价指标；/n步骤2：生成测试用例并进行系统测试，保存所有测试用例和测试数据；/n步骤3：对所有测试用例和测试数据进行数据处理；/n步骤4：获取系统在所有影响因素组合的作用下的系统状态评估。/n

【技术特征摘要】
1.一种可靠性、弹性、脆性的系统状态评估方法，其特征在于，包括如下具体地步骤：
步骤1：定义系统可靠性、弹性、脆性的系统状态评价指标；
步骤2：生成测试用例并进行系统测试，保存所有测试用例和测试数据；
步骤3：对所有测试用例和测试数据进行数据处理；
步骤4：获取系统在所有影响因素组合的作用下的系统状态评估。


2.根据权利要求1所述的一种可靠性、弹性、脆性的系统状态评估方法，其特征在于，所述步骤1中，具体步骤包括：
步骤11：获取影响系统状态的影响因素和所述影响因素的取值范围；
步骤12：获取反映系统状态的性能参数和系统正常工作阈值；
步骤13：根据系统能够承受的最长恢复时间，定义系统的可靠性、弹性和脆性的系统状态评价指标。


3.根据权利要求1所述的一种可靠性、弹性、脆性的系统状态评估方法，其特征在于，所述步骤2中，具体步骤包括：
步骤21：利用小生境粒子群优化算法为系统生成多种影响因素组合的测试用例，根据系统特点确定适应度函数，优化生成的测试用例；
步骤22：将测试用例输入到系统中，进行系统测试，获取系统实时性能参数；
步骤23：将系统测试过程中的系统性能...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨顺昆，姚琪，张逸卓，苟晓冬，邵麒，李大庆，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11