操作系統健壯性測試方法研究

摘 要：現如今，在操作系統的穩定運行中，健壯性已經成為衡量其性能的一個關鍵指標。因此，在此背景下，相關的學者提出了一些健壯性測試的方法，構建了一批完善的和先進的健壯性測試工具，現在需要對這些方法和工具進行深入分析，從而為操作系統的穩定運行提供保障。

關鍵詞：操作系統;健壯性;測試方法

Abstract：Nowadays，in the stable operation of the operating system，robustness has become a key indicator to measure its performance.Therefore，in this context，relevant scholars put forward some robustness testing methods and built a number of perfect and advanced robustness testing tools，which need in-depth analysis to ensure the stable operation of the operating system.

Keywords：operating system;Robustness;The test method

大數據時代背景下，各種先進的技術在操作系統中得到了有效應用，健壯性測試系統和測試方法也得到了完善和創新，其主要涉及云服務健壯性測試等方面的內容。基于此，需要實現對操作系統健壯性測試方法的全面研究，整合和分析具體的測試方式，進而保障操作系統健壯性測試方法的有效性。

一、操作系統健壯性測試方法研究背景

近幾年，隨著云服務在不同行業領域的普及和推廣，云服務健壯性也越來越重要。為了在此背景下加快云服務產業迅速地成型和發展，實現對云服務平臺的有效應用，需要對相關的測試方式和技術進行分析，實現對云服務平臺的健壯性評測。當然，相關的學者還能夠從多方面出發，去深入分析云服務和操作系統本身的健壯性，將其作為一種提供給用戶使用的基礎服務資源，進而保障云服務平臺運行的有效性。

在對健壯性測試的結果進行分析時，發現其功能特性主要分為通過和失效兩種方式。在此過程中，我們還會發現具體測試結果還會受到服務模式的影響。如果在操作系統的角度上對健壯性進行分析，還會分析軟件健壯性和硬件健壯性，其中的軟件健壯性一般是指軟件系統在運行中會出現異常輸入，然而在這種苛刻的環境條件下運行，軟件系統還可以保持穩定性。同時，此系統還有兩種功能也就是差錯屏蔽能力和差錯恢復能力，要想在此特點上保證測試的有效性，需要明確這兩者能力的具體內容，進而完善健壯性測試的流程[1]。

在對導致軟件系統不健壯的因素進行分析時，發現除了外界因素外，系統自身的錯誤是導致這種問題的主要因素，如異常輸入檢測等。因此，相關的技術人員還是需要對當前的操作系統健壯性測試方法進行深入研究，從而保證云服務平臺和相關操作性系統運行的安全性和穩定性。

二、操作系統主要的測試內容

（一）配置測試

配置測試是指在當前的配置環境下，操作系統運行的實際情況。然而系統配置一般包括兩方面的內容，首先是軟件配置，其次是硬件配置。我們一般所說的配置測試，大多數情況下是指硬件的配置測試。操作系統中的軟件配置是指被測試系統在其他軟件中的運行情況，如果在軟件配置測試角度對其進行分析，軟件的配置測試主要是說軟件的兼容性測試。

在對硬件配置的功能性特點進行分析時，發現其一般是指被測試系統的硬件環境，其測試內容主要包括兩方面，功能測試和性能測試。在功能測試角度上分析，一般出廠的時候供應商會給出一個推薦配置，但是在具體的測試過程中還是存在一定的難點，就是如何確定硬件的配置。再加上，硬件的配置方案是非常多的，在理論上說，是無法一一列舉的，所以在具體的測試過程中一般會測試最大配置和最小配置這兩種情況。

性能方面的測試，主要是指當前配置的支持期望目標能否滿足用戶數，也就是當前配置的能力驗證。但是，還有一種特殊情況，主要是指當前的配置是否能滿足未來業務的增長需求。因此，性能方面的配置測試硬件，一定要綜合考慮CPU和磁盤等內容的使用情況。

（二）可靠性測試

一般情況下，系統的可靠性測試主要是指軟件系統的可靠性測試，所以其也被稱為軟件的可靠性評估，主要結合軟件系統的可靠性結構以及不同單元的可靠性試驗信息等，然后利用概率統計方法，更加準確地評估出系統的可靠性和穩定性。同時，軟件可靠性還指在規定時間的基礎上，所完成的規定功能能力。

在一般情況下，只要通過對軟件系統進行測試，就能度量其可靠性。但是，如果是對產品的可靠性進行評估，不能只對軟件可靠性進行測試，還包括硬件的可靠性測試，主要是因為元器件可能會出現失效等情況，進而導致整體產品的測試出現失效，或者是產生故障。

（三）健壯性測試

健壯性測試是目前系統測試中應用最為廣泛的方式，其還被稱為容錯性測試。主要是指當測試系統在運行的過程中出現故障時，是否可以自動恢復或者是忽略故障繼續運行。在對其進行設計過程中，需要考慮錯誤輸入和故障注入等多種情況，只有這樣才可以保證系統運行的健壯性。

通常情況下，要想實現對當前操作性系統的有效設計，強化其本身的健壯性，需要按以下內容進行：

（1）通過。如果在系統中輸入參數，此系統需要產生預期的正常結果。（2）災難性失效。此情況屬于操作性系統在運行中的問題，如果得不到及時解決，此系統就會失效。因此，如果在測試中發現系統出現了這種失效以后，需要對其進行重新引導，促進系統恢復。（3）重啟失效。當系統中的函數調用后并沒有返回，這就會導致調用它的程序出現問題，需要對其進行及時測試，并對其進行維護。

因此，為了進一步提高操作系統健壯性測試的有效性，需要對其進行良好的健壯性設計，明確健壯性測試的主要內容。由于其屬于針對硬件進行測試的測量的方法，所以需要從此角度出發，優化整個計算環境。

在最近的研究中，部分的技術人員使用了基于故障注入的措施以及基準程序方法，開展測試工作。因此，不管是在應用哪些設計和測試方式時，都需要不斷強化系統本身的健壯性，優化此流程，實現對健壯性測試內容和具體結果的全面分析，從而為操作性系統的穩定運行提供支持。

三、健壯性測試基準程序設計的要素

（一）可移植性

要想實現對當前操作系統的有效設備，要在健壯性測試基準程序出發，明確其特性以及設計要素?？梢浦残跃褪墙研詼y試設計的特點之一，能夠在多個系統上移植。但是，一定要明確這種可移植性是存在時間限制的，如果不對時間進行有效控制就會在一定程度上影響到實際的測試結果和內容。

（二）覆蓋率

一般情況下，部分學者認為理想的基準程序，不僅能夠保證操作系統運行的穩定性，還能夠覆蓋其中的系統模塊。但是，事實上，這種情況的開銷是非常巨大，存在一定的局限性。所以，在具體的操作中會應用綜合性測試方式，及時發現操作系統在運行中的問題，進而保證健壯性測試的準確性[2]。

（三）可擴展性

由于健壯性測試的基準程序本身具有非常好的可擴展性，所以其不僅能夠保證測試結果的有效性，還能為具體的測試提供新途徑。一些學者在對測試細節中的分級特點進行研究時，發現不同系統的內容是不一樣的，所有其所應用的測試方式也不同，需要在此情況下進行跨平臺的測試，實現數據信息之間的交換。

在此測試過程中，還要保證操作流程的簡單性和移植性。尤其是在對特定的模塊進行測試時，需要對實際的測試結果進行相關記錄。主要是因為健壯性測試的流程比較復雜，如果不進行相關的記錄，就會出現誤差。

四、云服務健壯性測試系統的特征和具體步驟

（一）特征

首先如果在接口分析模塊角度上對其進行分析，發現此系統的內容是比較多的，一般包括：參數預定義模塊、接口的參數分析模塊和分類并生成參數庫模塊等內容。其中接口的參數分析模塊主要是結合用戶所選擇的云服務，及時收集改云服務接口中的信息，進而獲得更加準確的接口信息，提高用戶的滿意度[3]。

參數預定義模塊的主要功能作用是結合高覆蓋率和合理性等原則，對用戶所選擇的云服務實現接口參數的類型選擇，然后在此基礎上獲得更為準確的參數庫。同時，測試用例隨機生成模塊也在系統的運行中起著非常重要的作用，主要是應用其描述所預先定義好的參數數據類型，實現對每個接口信息的有效整合，然后在此基礎上將接口和其參數生成接口參數列表，保證系統運行的穩定性，從而進一步提高健壯性測試列表的準確性。

最后，服務調用模塊主要應用在接口參數列表中，功能作用是準確查詢是否有用戶選擇的測試接口類別信息，然后結合用戶所選擇的接口類型，實現對接口類別的匹配。如果其中的類別匹配是相對有效，可以認為此接口滿足和符合測試的相關標準。但是，如果系統中的類別不匹配，其接口就不在測試范圍內，系統會進行下一個接口類別的有效匹配，等到其匹配到接口信息以后，就會選擇準確的參數，進而生成實際的測試結果。

（二）健壯性測試的具體步驟

1.用戶的選擇

此部分內容是為用戶提供云服務層次選擇端口，并且向管理控制模塊，然后在此基礎上發送用戶所選擇的服務信息。在此過程中，還要注意選擇待測服務層次的子步驟，其中主要包括了laaS層云服務和SaaS層云服務，主要功能是向用戶提供云服務類型以及選擇的端口，保證用戶所選擇云服務類型和相關的信息能夠及時發送到管理控制模塊中[4]。

2.選擇測試服務

此部分主要包括選擇測試接口類型模塊、測試結果清空模塊、測試結果分析模塊和測試停止模塊等，不同模塊的功能作用也是不同的。需要結合用戶的實際需求，提供開始執行測試操作端口，保證所發送用戶選擇信息的有效性。

五、健壯性測試的方法

隨著操作系統在社會發展中各個領域的有效實施，為了保障其運行的穩定性和安全性，相關的學者加強了對健壯性測試方法的研究，其主要包括基于測量的方法和健壯性基準程序方法等內容。健壯性基準程序方法已經在不同系統中得到了有效應用，當然其在操作系統測試中應用是最為廣泛的，一般有以下幾點：

（一）模塊化基準測試

這種測試是對一個系統進行分離測試，將一個獨立的系統當成是一系列組件的集合，比如內存系統、外部交互系統和多道程序運作等。在此過程中需要一個監視程序對測試過程結果進行監視。模塊化基準測試的主要優勢是降低單獨系統測試的復雜性，簡化其流程，并且其還有對測試結果的分析定位能力。但是，其并不適合大型的操作系統，主要是因為這些操作系統模塊會緊密地交織在一起，要想對他們進行獨立的測試是非常困難的。模塊的分解測試會降低整個系統測試的覆蓋率，但是其不能很好地利用模塊的相似性，會影響可擴展性[5]。

（二）層次化測試

由于模塊測試具有一定的局限性，其最大的弊端就是在具體的測試中沒有達到細節等級的要求，并且一些模塊中相同或相似的地方并沒有抽象出來。因此，為了更好地解決這個問題，需要讓測試抽象化，讓測試和各種模塊測試執行細節有效分離。在此過程中可以結合不同模塊的功能合理應用層次性結構，對系統進行分解。同時，通過層次化對操作系統進行有效測試，能夠獲得非常好的效果，實現對其中編碼的綜合處理[6]。

在此過程中，操作人員還可以結合給出的層次化測試應用等級模型，將不同模塊中的一些相同接口函數提取出來，讓其作為一個完善的抽象層，然后對這個抽象層進行全面測試，為系統的安全運行提供條件。

結語

由此可見，相關的技術人員在對健壯性系統進行分析時，需要從不同的角度出發增強操作性系統的健壯性。同時，在對增強系統健壯性的內容進行整合時，需要深入分析測試結果，找出失效原因和產生保護代碼等角度出發，屏蔽那些導致健壯性失效的異常值，實現對操作系統的有效測試，及時發現其中的問題，從而為系統的穩定運行提供保障。

參考文獻：

[1]梅磊，劉娜.基于國產操作系統的軟件測試方法研究[J].航天標準化，2019，（1）：34-40.

[2]陳鵬，陳麗容，高艷鹍，等.基于依賴要素比對的國產操作系統兼容性測試方法[J].計算機工程與設計，2020（10）：2747-2751.

[3]史春騰.智能卡操作系統指令測試方法研究[J].中國標準化，2020，572（12）：240-244.

[4]金濤，李新劍，劉宏斌，等.基于Linux安全漏洞滲透測試方法的研究[J].網絡空間安全，2019（3）：28-35.

[5]左蕓，沈雷，張楊.基于Cantata的高安全性操作系統軟件單元測試[J].數字技術與應用，2019，37（1）：202-204.

[6]黃顯果，李國杰，李松合，等.基于Nucleus系統的XML操作組件設計與測試[J].工業控制計算機，2019，32（8）：108-109+112.

作者簡介：趙霞（1977— ），女，本科，中級工程師，研究方向：計算機應用。