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  • 电力系统可靠性测试-IEEE79节点系统
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  • 软件可靠性测试

    2021-03-23 11:56:04
     一、对软件可靠性测试的认识  1.有关术语  (1)软件可靠性在规定条件下,在规定时间内,软件不引起系统失效的概率。该概率是系统输入和系统使用的函数,也是软件中存在故障的函数,系统输入将确定是否会遇到存在的...
  • 网络系统方案的可靠性测试

    千次阅读 2017-08-03 10:42:01
    相应的,组网方案的可靠性测试,可归纳为以下几大类: 1、网络系统持续长时间、大压力高负荷、高频率震荡条件下的持续运行能力,即Duration测试。 2、网络系统告警管理功能、系统故障定位手段能力评估。 3...

    网络系统方案的可靠性主要包括:网络系统的可持续性、可维护性、快速恢复机制。相应的,组网方案的可靠性测试,可归纳为以下几大类:

    1、网络系统持续长时间、大压力高负荷、高频率震荡条件下的持续运行能力,即Duration测试。

    2、网络系统告警管理功能、系统故障定位手段能力评估。

    3、单点故障情况下系统自动恢复时间。

    4、验证链路聚合、MSTP、RRPP、BFD、GR、VRRP、ECMP、IRF等HA(High Availability)特性的组合部署功能,并通过调整达到最佳的组合应用效果。

    5、构造各类攻击,从端到端对网络系统进行攻击。此类测试往往可以融合在Duration测试中共同完成。

     

    1 网络系统持续运行能力测试

    网络系统持续运行能力测试的目标是要通过更恶劣环境的测试,以确保网络系统在客户的网络环境中上线后,在各种冲击和压力下,仍旧能够保持稳定运行。测试方法很明确:在组网测试环境中对运营商或者行业客户网络的控制平面和数据平面模型进行模拟,保持环境在大压力并且震荡的条件下持续运行,同时监控网络各个整体运行状况作为测试结果数据。

    测试参数的设计是保证测试效果的重点。其内容主要包括以下几部分。

    1、 测试组网设备参数。

    以客户的原始组网模型进行组网测试是最理想的环境。但是考虑成本因素,实际测试投入中往往难以搭建相对真实网络1:1的测试网络环境。为实现测试目的,充分验证系统的可靠性,测试组网的抽象和取舍是重点。抽象简化组网规模的原则是:充分分析暴露网络系统的性能压力瓶颈,重点保留系统中的瓶颈关键节点。

    例如,针对一个接入至核心层结构明晰的树形网络,常用的可行方案是在业务流量压力最大的核心层采用1:1组网测试。树形结构网络的核心层的设备数量较少,这也为测试环境的1:1组网提供了可能性。汇聚和接入层设备数量逐层递减,接入层设备采用几个分支模拟真实应用,其余分支使用高性能测试仪器的多个端口直接连接在汇聚层设备上模拟拓扑和流量。可根据被测试网络的控制平明和数据平面路径,灵活调整测试组网。

    2、 控制平面和数据平面参数。

    即协议模型和流量模型。协议模型可以通过客户的组网的规划和行业抽象,得到较为明确的数据参数。由于应用系统与网络系统的维护技术人员之间的业务理解往往存在壁垒,并且在网络规划设计阶段,无法通过流量监控获取模型,所以流量模型难以准确界定,因此成为困扰组网方案测试的主要因素。比较有效的手段是针对行业特征进行分析,并结合以往的经验来设定普遍意义的参数。参数还可根据不同类型客户的实际上线预期进行加权预估。

    3、 振荡系数与方法。

    针对控制平面和数据平面的振荡是Duration测试的基本要求之一。网络系统是一个动态的环境。来自网络系统边缘与出口的各类输入输出变化,会产生更大的压力和暴露更多的瓶颈。而通过剧烈高频度的振荡,营造比客户实际环境更加恶劣的网络,能够更快更充分暴露较深或者需要较长时间才能够发现的缺陷。通过振荡在测试网络中掀起的狂风巨浪,会让我们更加明确了解网络系统的健康可靠程度。

    网络系统测试的振荡系数常用经验值为30%,即加载在测试系统的协议表项和流量在已设定的参数基础上,周期性上下浮动30%。并可根据需要调整以观察不同频率条件下的振荡结果,例如可分别以5分钟、10分钟、30分钟、1小时为一个周期。以路由条数为例,路由振荡导致整个网络系统中各个节点大量发布、删除路由信息,并引发流量路径的迁移,给予测试系统更大的不稳定性压力。实际测试时,还需要根据行业客户应用特征网络对系数进一步分析,灵活调整。例如,互联网行业客户,普遍存在搜索类业务突发,对流量振荡的要求更高。

    振荡的模拟可通过业界常用测试仪器较为方便实现,本文不再赘述。

     

    2 网络系统告警管理功能、系统故障定位手段能力评估

    网络系统必须具备系统风险预警功能和便利的故障定位维护功能。

    网管系统对网络的实时监控,预先告警功能主要包括网络节点CPU、内存、端口流量、端口状态等参数的监控告警。当占用率或者端口流量持续超过阈值,即可触发告警,使管理员提前预知风险,进行分析维护。

    系统故障定位手段为事后维护。一旦网络系统产生故障点,网络管理系统需记录网络切换事件,方便快速帮助管理员找到故障点,并保存故障信息和系统状态,便于后期缺陷复现定位。

    维护类测试以功能测试为主,通过打入攻击CPU的流量、制造流量拥塞等方法构造各类预警条件,通过shutdown或者重启设备等命令行,插拔端口、关闭电源等手段检验网络系统对故障点的定位和告警信息是否完备。若设备支持可维护性测试特性,还可通过设备软件的可维护性测试命令,构造设备节点系统软硬件故障,查看系统保存的故障状态信息是否完备,以复现定位缺陷。

    测试时,同样需在大压力复杂条件下执行,以检测告警、故障信息是否得到高优先级处理。

    3 单点故障情况下系统自动恢复时间

    网络系统在出现单点故障情况下可快速恢复是高可靠网络设计的重点。恢复时间的要求在各类行业和各网络层有差异。目前,网络系统平均恢复时间低于500ms已经逐步成为主流要求。

    与网络切换相关的各种组网模型故障模拟主要包括:链路故障、节点设备故障、单板故障、节点设备主备倒换、主备设备倒换、设备升级等。各类故障还需进一步细分,例如节点设备故障包含:设备命令行执行软件重启,设备断电、设备上电、主备控板全部拔出/插入等等。

    为精确计算各类故障导致的网络中断/恢复时间,组网如图1所示,测试方法如下:

    网络系统方案的可靠性测试图1 网络系统恢复时间测试示意

     

    1、基于网络测试环境,接入测试仪器,将流量发生器端到端接入网络系统。仪器端口分别连接网络系统的接入层和出口,以保证被测流量路径贯通整个网络。

    2、 在测试仪器的Port A端口设定速率稳定的流量,目的地址为Port B端口。在Port B端口设定速率稳定的流量,目的地址为Port A端口。由于上下行路径迁移时,上下行的路由等各类协议的热备表项不同,涉及的协议收敛也可能不同,所以务必设定双向流量,以检测上行和下行流量路径的恢复时间。

    3、 确保设定的上下行流量路径通过需要模拟的故障点节点,避免测试无效。

    4、 启动流量发送与接收,开始统计发送的流量和接收的流量。

    5、 模拟节点故障,网络系统自动检测并恢复。

    6、 停止发送流量。根据发送和接收的流量,计算得出系统流量路径恢复时间。

    公式为:Time=(发送报文数量-接收报文数量)/报文发送速率(pps)。

    注意:报文发送速率以M/G为单位时,计算需考虑以太网报文的前导码和帧间隙,公式为:Time=(发送报文数量-接收报文数量)*( 报文字节*8+8*8+96)/报文发送速率(M/G)。通过计算得出上下行流量路径的恢复时间。

     

    测试时还需注意以下细节:

    1、故障模拟操作方式要考虑全面。例如用命令行shutdown端口和拔掉网线操作导致的测试结果往往会不同;光纤的单通与通常的链路down表现也会不同等。

    2、 不仅要测试主设备/链路切换到备用,还要测试主设备/链路恢复正常后,网络系统的表现。

    3、每项测试需至少测试三次得到平均值。并对得到尖峰和低谷进行分析,需要时重复更多测试以获取稳定数据。

    4、 始终关注测试流量路径是否经过故障节点,是否按照预期切换,保证测试结果的准确性。

     

    4 验证HA(High Availability)特性的组合部署功能

    网络系统中的协议配置对系统的稳定性、负荷和恢复时间有重大影响。例如对OSPF的hello time设置过小,会加重网络中控制平面处理负担,并容易产生路由振荡。但是过大也会导致故障时系统恢复时间无法达到要求。因此在测试中可根据不同网络的要求,取得一个性价比最高的平衡。

    当各类为保证网络系统高可靠运行的协议在一个网络系统中应用时,就使这种组合更加复杂,这些特性包括链路聚合、MSTP、RRPP、BFD、GR、VRRP、ECMP、IRF等。

    因此,测试不仅仅需要验证这些特性是否在发挥作用,同时测试过程也是一个网络参数调优过程。在测试中通过不断调整协议配置参数,以获取网络系统可靠性最佳配置。这个调优过程既要计算获取网络故障恢复时间,又要监控网络系统各个节点的运行状况。例如在满足网络恢复时间要求基础上,监控参数配置会影响的CPU占用率、内存是否正常,Console是否能响应,转发是否正常,OSPF收敛及路由变化等等,综合得出结论。

     

    5 从端到端对网络系统进行各类攻击测试

    此类测试往往融合在Duration测试中共同完成。使用测试仪器公司、开源软件、自行开发的各类异常报文攻击工具,可以实现对网络系统的安全漏洞、健壮性的综合测试。

     

     

     

    结束语

    网络系统方案的可靠性测试的所有测试内容,都需要在整网环境下执行,以保证网络系统的复杂关联性,互相影响得到充分验证。网络系统的可靠性测试是一种灰盒测试,不仅仅要进行端到端的测试,还要深入关注到各个节点的运行状态,流量和协议控制层面的脉络运行状态。要做好各类故障的分类分析,充分考虑客户环境的复杂性和客户行为,对网络系统的高可靠相关特性深入理解,在验证中优化配置参数,得到最优最可靠的网络系统。

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  • 软件可靠性测试[1]

    2021-03-23 16:15:52
    软件可靠性测试[1]软件测试一、对软件可靠性测试的认识1.有关术语(1)软件可靠性在规定条件下,在规定时间内,软件不引起系统失效的概率。该概率是系统输入和系统使用的函数,也是软件中存在故障的函数,系统输入将确定...
  • 系统可靠性设计

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    目录一:系统可靠性的定义及包含的4个子特性,并简要指出提高系统可靠性技术一般采用什么技术软件可靠性技术容错设计技术检错设计检错设计和容错技术的差异降低复杂度设计软件可靠性分析故障树分析方法失效模式与效应...

    一:系统可靠性的定义及包含的4个子特性,并简要指出提高系统可靠性技术一般采用什么技术

    系统可靠性定义:系统在规定的时间内及规定的环境条件下,完成规定功能的能力,就是系统无故障运行的概率。
    根据国家标准《软件工程 产品质量 第一部分:质量模型》(GB/T 16260.1-2006)的规定,系统可靠性的4个主要子特性

    1. 成熟性:指系统避免因错误的发生而导致失效的能力
    2. 容错性:在系统发生故障或违反指定接口的情况下,系统维持规定的性能级别的能力
    3. 易恢复性:系统发生失效的情况下,重建规定的性能级别并恢复受直接影响的数据的能力
    4. 依从性:系统依附于可靠性相关的标准、约定和规约的能力。

    通常,提高系统的可靠性采用冗余技术、软件容错技术、双机容错技术和集群技术4类技术

    软件可靠性技术

    容错设计技术

    对于软件失效后果特别严重的场合,如飞机的飞行控制系统可采用容错设计方法。常见的软件容错技术主要有恢复块设计N版本程序设计冗余设计

    1. 恢复块设计:选择一组操作作为容错设计单元,从而把普通的程序块变成恢复块。一个恢复块包含若干个功能相同、设计差异的程序块文本,每一时刻有一个文本处于运行状态。一旦该文本出现故障,则用备份文本加以替换,从而构成“动态冗余”。
    2. N版本程序设计:N版本的核心是通过设计出多个模块或不同版本,对于相同初始条件和相同输入的操作结果,实行多数表决,防止其中某一模块/版本的故障提供错误的服务,以实现软件容错。
    3. 冗余设计:冗余设计技术实现原理是在一套完整的软件系统之外,设计一种不同路径,不同算法或不同实现方法的模板或系统作为备份,在出现故障时可以使用冗余的部分进行替换,从而维持软件系统的正常运行。

    检错设计

     在软件系统中,对无需在线容错的地方或不能采用冗余设计技术的部分,如果可靠性要求较高,故障可能导致严重的后果。这时一般采用检错技术,在软件出现故障后能及时发现并报警,提醒维护人员进行处理。
     采用检测设计技术需要着重考虑几个要素:检测对象检测延时实现方式处理方式

    • 检测对象:即检测点和检测内容。在设计时应该考虑把检测点放在容易出错的地方和出错对软件系统影响较大的地方,检测内容选取那些有代表性的、易于判断的指标。
    • 检测延时:在软件检测设计时要充分考虑到检测延时,如果延时长到影响故障的及时报警,则需要更换检测对象或检测方式。
    • 实现方式:最直接的一种方式是判断返回结果,如果返回结果超出正常范围,则进行异常处理。计算运行时间也是一种常用的技术,如果某个模块或函数运行超过预期的时间,可以判断出现故障。另外还有置状态标志位等多种方法,自检的实现方式要根据实际情况来选用。
    • 处理方式:大多数检测采用“查出故障-停止软件系统运行-报警“的处理方式”,但也有采用不停止或部分停止软件系统运行的情况,这一般由故障是否需要实时处理来决定。

    检错设计和容错技术的差异

     检测技术实现的代价一般低于容错技术和冗余技术,但有一个明显的缺点,就是不能自动解决故障,出现故障后如果不进行人工干预,将最终导致软件系统不能正常运行。

    降低复杂度设计

     在保证实现软件功能的基础上,简化软件结构,缩短程序代码长度,优化软件数据流向,降低软件复杂度从而提高软件可靠性。

    软件可靠性分析

    在软件可靠性设计之前和软件可靠性设计过程中,都需要采用软件可靠性分析和预测方法,来确定当前系统中的主要可靠性因素和目标。常见的软件可靠性分析方法包括故障树分析(FTA)、==失效模式与效应分析(FMEA)==等

    故障树分析方法

     一种自顶向下的软件可靠性分析方法,即从软件系统不希望发生的事件(顶事件),特别是对人员和设备的安全及可靠性产生重大影响的事件开始,向下逐步追查导致顶事件发生的原因,直至基本事件(底事件)。从而确定软件故障原因的各种可能组合方式或发生概率。基本的步骤是软件故障树的建立、定性分析和定量分析

    失效模式与效应分析方法

     在软件的开发阶段的早期,通过识别软件失效模式,分析造成的后果。研究分析各种失效模式产生的原因,寻找消除和减少其有害后果的方法,以便尽早发现潜在的问题,采取相应的措施,从而提高软件的可靠性和安全性。SFMEA的分析对象,可以是开发早期阶段的高层次的子系统、部件,也可以是详细设计阶段的单元模块。对于不同的分析对象,其软件失效模式是不同的。采用的SFMEA分析方法也不同,前者采用系统分析方法(system FMEA),后者为详细分析方法(detailed FMEA)。其步骤是系统定义软件失效模式分析、软件失效原因分析、软件失效影响分析、改进措施分析

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  • 可靠性测试

    千次阅读 2014-01-04 16:41:00
    在产品前期各个版本中已经分层进行过如下可靠性测试: 基于特性的功能可靠性测试 1、首先分析清楚本特性详细的处理流程,包括涉及的所有部件和协议,消息的详细交互过程(如访问多少次DB,每次记录什么数据,...

    在产品前期各个版本中已经分层进行过如下可靠性测试:

    基于特性的功能可靠性测试

    1、首先分析清楚本特性详细的处理流程,包括涉及的所有部件和协议,消息的详细交互过程(如访问多少次DB,每次记录什么数据,失败后如何回滚等,考虑各种异常处理分支),部件间超时配合等;

    2、针对处理流程考虑如下可靠性因素,主要包括:

      1)、系统资源占用情况,如cpu、mem、disk、网络、句柄等(如果有,可以考虑注入cpu/mem/disk不足,网络带宽受限,连接闪断,网络风暴等异常);

       2)、应用资源占用情况,如队列、线程池、连接池等(如果有,可以考虑注入队列超长,队列处理慢,连接吊死等异常);

       3)、系统服务使用情况,如ntp、dhcp、tftp、nfs等(如果有,可以考虑注入服务停止或重启等异常);

       4)、组网情况,如管理节点的组网像双机、集群、单机等,业务系统的组网像设备规模,网络规划限制等;

       5)、关键算法的性能可靠性;

    3、覆盖流程中的各种异常处理分支,根据需要注入合适的故障(注:故障模式是为测试目的服务的,无需覆盖各种故障模式);

     基于故障模式库的可靠性测试

    覆盖了网元组网级、机房设备级、主机设备级、软件系统级中的大多数故障。

     基于业务影响分析的灭顶之灾测试


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  • 文章目录一、可靠性的定义:二、可靠性测试点:1、异常值输入:2、故障植入法:3、稳定性测试:4、压力测试:5、恢复测试:6、性能测试:7、易用性测试:三、测试用例设计方法SP1:SP2:SP3:SP4: 一、可靠性的定义:...

    一、可靠性的定义

    • 第一层:设备最好不要出故障;
    • 第二层:设备出现故障了不要影响主要的功能和业务;
    • 第三层:如果影响了主要功能和业务,系统可以尽快定位并恢复

    二、可靠性测试点

    1、异常值输入

    输入一个系统认为是错误的值

    2、故障植入法

    将系统放在有问题的环境里,但是输入一个正常的值
    1)用户业务环境的故障:例如断网等
    2)系统部署的硬件环境:CPU资源不足等问题
    3)安装在用户系统中的情况:软件冲突、驱动不正确
    4)独立设备:关键部件出现故障时,系统反应是否合理

    3、稳定性测试

    在一段时间内,长时间大容量地运行某种业务
    产品规格:产品承诺的能够处理的最大容量或者规格
    性能测试主要是看产品真实规格是否与说明书或者需求中承诺的一致,测出来的时最终的性能值
    稳定性测试是在低于性能值的前提下测试的
    压力测试是在高于性能值的前提下进行的测试,主要是验证高于性能值时系统表现是否合理。
    1)多:增加用户对功能的操作数量——一次导入500条数据
    2)并:让多个用户同时操作该功能——让500个用户同时导入数据
    3)复:让一个或多个用户反复操作——导入500次数据
    4)异:让一个或多个用户反复进行异常操作——反复在断网情况下导入数据

    4、压力测试:

    突发形态的负载模型

    5、恢复测试

    使用持续超过规格的负载进行测试
    加强版:周期性执行负载模型
    预期结果:
    1)持续进行时,允许规格内的业务不是完全正确,若可靠性要求不高,甚至可以有死机、重启的情况
    2)规格回落正常范围后,业务必须完全正确

    6、性能测试

    1)测出系统最好的性能值:新建、并发
    2)分析影响性能值的各种因素,测试他们对性能的影响
    3)以场景为单位测试性能

    7、易用性测试

    确定标准、保证投入
    1)一致性测试:和设计要求规范是否一致(证实)
    2)可用性测试:测试负责人给出标准使用流程即帮助文档->制订标准->交给交叉测试者实测,并记录数据->测试负责人和交叉测试者一起进行分析,可参照友商竞品

    三、测试用例设计方法

    四步测试设计法:

    SP1:

    选模:流程(流程图)、参数(输入输出表)、数据(等价类分析法)、组合(因子表)

    SP2:

    设计基础测试用例:仅确定测试条件以覆盖模型

    SP3:

    补充测试数据

    SP4:

    扩展

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