劉艷芳，呂江花,*，馬世龍，黎濤

1.北京航空航天大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，北京 100083 2.北京航空航天大學(xué) 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083

航空電子系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)航電系統(tǒng))是飛機(jī)為完成正常的飛行任務(wù)或其他特定任務(wù)(如預(yù)警、氣象探測(cè)、通信導(dǎo)航識(shí)別等)而設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)[1]。隨著航電系統(tǒng)逐漸向數(shù)字化、綜合化和模塊化方向發(fā)展，系統(tǒng)中越來(lái)越多的硬件功能被軟件實(shí)現(xiàn)所取代，航電系統(tǒng)正逐漸向軟件密集型系統(tǒng)演變[2-4]。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，航電系統(tǒng)是典型的大型復(fù)雜分布式系統(tǒng)，由多個(gè)分系統(tǒng)組成，各分系統(tǒng)又由多個(gè)部署在不同計(jì)算機(jī)上的計(jì)算機(jī)軟件配置項(xiàng)(Computer Software Configuration Item，CSCI)，是指滿足最終使用功能的可進(jìn)行單獨(dú)配置管理的軟件集合)組成。在研制過(guò)程中，系統(tǒng)以軟件配置項(xiàng)的形式被外包提供，并最終通過(guò)集成各軟件配置項(xiàng)形成整個(gè)系統(tǒng)。這些軟件配置項(xiàng)在使用或升級(jí)改造過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)因系統(tǒng)軟件配置項(xiàng)的相關(guān)安裝文件、執(zhí)行文件等被篡改或者軟件配置項(xiàng)更新時(shí)版本號(hào)與版本不匹配引起軟件配置項(xiàng)不一致和不完整的問(wèn)題。這些問(wèn)題都將使得航電系統(tǒng)相應(yīng)軟件配置項(xiàng)無(wú)法正常運(yùn)行，最終導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題。

另一方面，航電系統(tǒng)軟件安全可靠運(yùn)行需要適配的軟件運(yùn)行環(huán)境資源支撐。根據(jù)文獻(xiàn)[4]，當(dāng)前典型的綜合模塊化航電(Integrated Modular Avionics,IMA)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)自頂向下可抽象為應(yīng)用軟件層(即航電系統(tǒng)應(yīng)用軟件或軟件配置項(xiàng))、操作系統(tǒng)層、模塊支持層和硬件資源層共4層。其中，下面3層(即操作系統(tǒng)層、模塊支持層和硬件資源層)共同為應(yīng)用軟件層提供服務(wù)支撐，被稱(chēng)為航電系統(tǒng)的軟件運(yùn)行環(huán)境。航電系統(tǒng)的軟件運(yùn)行環(huán)境為航電系統(tǒng)運(yùn)行提供各類(lèi)資源，如操作系統(tǒng)API(Application Program Interface)、內(nèi)存、CPU、存儲(chǔ)空間等。由于航電系統(tǒng)是安全攸關(guān)系統(tǒng)，其運(yùn)行環(huán)境的適配性對(duì)航電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要。

因此，需要對(duì)航電系統(tǒng)的軟件配置項(xiàng)一致性和軟件運(yùn)行環(huán)境適配性進(jìn)行檢測(cè)以保證航電系統(tǒng)運(yùn)行的正確性和可靠性。檢測(cè)不同于測(cè)試，測(cè)試側(cè)重于對(duì)被測(cè)系統(tǒng)功能和性能方面的評(píng)估和驗(yàn)證，而檢測(cè)是對(duì)被測(cè)系統(tǒng)的健康性檢測(cè)，是對(duì)經(jīng)測(cè)試后的被測(cè)系統(tǒng)做進(jìn)一步驗(yàn)證。檢測(cè)又分為靜態(tài)檢測(cè)和動(dòng)態(tài)檢測(cè)，其中，動(dòng)態(tài)檢測(cè)是在航電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)通過(guò)采集運(yùn)行時(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。靜態(tài)檢測(cè)則是在航電系統(tǒng)非運(yùn)行時(shí)，對(duì)系統(tǒng)(從配置級(jí))進(jìn)行檢測(cè)以保證航電系統(tǒng)能正常啟動(dòng)和運(yùn)行。因此，靜態(tài)檢測(cè)是航電系統(tǒng)正確運(yùn)行的前提保證。本文主要考慮航電系統(tǒng)的靜態(tài)檢測(cè)問(wèn)題。

在當(dāng)前批量航電系統(tǒng)大量投入使用的背景下，采用自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)[5-7]已成為這類(lèi)復(fù)雜系統(tǒng)檢測(cè)的必然趨勢(shì)。自動(dòng)化檢測(cè)過(guò)程一般是檢測(cè)任務(wù)發(fā)送檢測(cè)指令給檢測(cè)設(shè)備，檢測(cè)設(shè)備根據(jù)檢測(cè)指令對(duì)被測(cè)系統(tǒng)執(zhí)行檢測(cè)并從被測(cè)系統(tǒng)獲取所需要的檢測(cè)數(shù)據(jù)，然后發(fā)送給檢測(cè)任務(wù)進(jìn)行分析和研判的過(guò)程。對(duì)于航電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，當(dāng)前檢測(cè)面臨的問(wèn)題具體表現(xiàn)為：① 檢測(cè)過(guò)程與檢測(cè)設(shè)備之間耦合，檢測(cè)設(shè)備與被測(cè)航電系統(tǒng)之間耦合，檢測(cè)人員需為每個(gè)被測(cè)系統(tǒng)配置專(zhuān)用的檢測(cè)設(shè)備，并需要給新配置的檢測(cè)設(shè)備編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序，檢測(cè)通用性和易用性受限；② 檢測(cè)安全性要求高，內(nèi)置檢測(cè)軟件受限，檢測(cè)過(guò)程中不允許出現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的任何更改、駐留和泄露等行為；③ 檢測(cè)任務(wù)繁重，檢測(cè)周期短，檢測(cè)頻率高，檢測(cè)人員需要在較短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)多個(gè)航電系統(tǒng)的檢測(cè)工作，例如起飛前、降落后都需要進(jìn)行頻繁的日常檢測(cè)。其中，問(wèn)題①的解決有助于問(wèn)題②的解決，也有助于推動(dòng)問(wèn)題③的解決。因此，本文聚焦于問(wèn)題①的解決。

設(shè)備協(xié)同是檢測(cè)過(guò)程與檢測(cè)設(shè)備解耦的有效方法。特別是當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展，航電系統(tǒng)檢測(cè)逐漸由單機(jī)檢測(cè)模式轉(zhuǎn)變?yōu)槎啾粶y(cè)系統(tǒng)并行檢測(cè)模式，檢測(cè)系統(tǒng)需要具有通用性，即獨(dú)立于具體檢測(cè)數(shù)據(jù)、具體被測(cè)系統(tǒng)和具體檢測(cè)設(shè)備，這就要求檢測(cè)系統(tǒng)能夠支持各種被測(cè)系統(tǒng)和檢測(cè)設(shè)備的動(dòng)態(tài)加入和退出，同時(shí)能夠動(dòng)態(tài)協(xié)同各檢測(cè)設(shè)備對(duì)被測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行并行檢測(cè)，因此，檢測(cè)設(shè)備協(xié)同的動(dòng)態(tài)性和開(kāi)放性是航電系統(tǒng)并行檢測(cè)中檢測(cè)過(guò)程與具體檢測(cè)設(shè)備解耦合的關(guān)鍵問(wèn)題。

基于上述問(wèn)題，本文在自動(dòng)化檢測(cè)語(yǔ)言[8]的基礎(chǔ)上，提出一種航電系統(tǒng)并行檢測(cè)分層框架，支持檢測(cè)設(shè)備與被測(cè)系統(tǒng)解耦合，以提高檢測(cè)系統(tǒng)的通用性。通過(guò)這種分層框架也保證了檢測(cè)過(guò)程的安全性。在此基礎(chǔ)上，定義檢測(cè)設(shè)備協(xié)同機(jī)制，解決檢測(cè)過(guò)程與檢測(cè)設(shè)備耦合的問(wèn)題，從而支持多個(gè)航電系統(tǒng)并行檢測(cè)。最后通過(guò)實(shí)際案例應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證本文所提方法的有效性。

1 相關(guān)工作

目前，針對(duì)航電系統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)主要有自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)(Automatic Test System，ATS)、機(jī)內(nèi)自檢(Built-in Test，BIT)、預(yù)測(cè)與健康管理(Prognostics and Health Management，PHM)等。其中，ATS通過(guò)測(cè)試系統(tǒng)主任務(wù)計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)地完成各種模式的激勵(lì)、相應(yīng)信號(hào)的采集、存儲(chǔ)和分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)被測(cè)單元(Unit Under Test，UUT)狀態(tài)的自動(dòng)監(jiān)控、性能的自動(dòng)測(cè)試和故障的自動(dòng)診斷。到目前為止，ATS的發(fā)展共經(jīng)歷了專(zhuān)用設(shè)備、模塊化設(shè)計(jì)和通用標(biāo)準(zhǔn)化3個(gè)階段，應(yīng)用領(lǐng)域也正在由最初的海、陸、空軍專(zhuān)用向各軍通用和軍民通用發(fā)展。特別是，在下一代ATS(即NxTest)計(jì)劃被提出之后，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的研制都以NxTest計(jì)劃中的各種規(guī)范為參考正在從接口和總線等硬件通用逐漸向軟硬件通用發(fā)展。在通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展中，國(guó)外尤以美國(guó)和法國(guó)為代表的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)上最為成熟，如美國(guó)洛克希德·馬丁公司研制的加固型自動(dòng)支持系統(tǒng)(Consolidated Automated Support System,CASS)，法國(guó)宇航公司推出的ATEC6系列通用測(cè)試平臺(tái)和SESAR3000系列通用測(cè)試平臺(tái)。中國(guó)也有一些自主研制的ATS，例如可視化測(cè)試程序集成環(huán)境軟件GTest、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件平臺(tái)TestCenter等，主要用于自動(dòng)化測(cè)試。在自動(dòng)化檢測(cè)方面成果較少，更多的是采用BIT或者PHM技術(shù)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。

BIT技術(shù)是為了提高檢測(cè)效率在系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計(jì)了硬、軟件或利用本身部分功能部件完成對(duì)其自身的故障檢測(cè)、故障定位(對(duì)于單一的外場(chǎng)可換單元)、錯(cuò)誤診斷等[9]。從20世紀(jì)70年代常規(guī)BIT被首次提出后，BIT技術(shù)的發(fā)展又經(jīng)歷了基于人工智能的BIT和針對(duì)功能板級(jí)、分系統(tǒng)級(jí)和系統(tǒng)級(jí)的分級(jí)BIT兩個(gè)階段。PHM技術(shù)是對(duì)BIT技術(shù)和狀態(tài)(健康)監(jiān)控能力的進(jìn)一步拓展，包括“預(yù)測(cè)”和“健康管理”兩個(gè)部分，其中預(yù)測(cè)是根據(jù)現(xiàn)在或歷史狀態(tài)記錄預(yù)測(cè)性地診斷部件或系統(tǒng)完成其功能的狀態(tài)；健康管理是根據(jù)診斷/預(yù)測(cè)信息、可用資源和使用需求對(duì)維修活動(dòng)作出適當(dāng)決策[10]。目前，這兩種技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于航電系統(tǒng)自動(dòng)化檢測(cè)中，但在實(shí)際應(yīng)用中他們存在各自的不足。如BIT技術(shù)是內(nèi)嵌在被測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部的，理論上其規(guī)模一般被要求不能超過(guò)被測(cè)系統(tǒng)的10%[11]，工程實(shí)踐中有所放寬，但一般也不超過(guò)20%[12]，這在一定程度上限制其功能，另外，也存在測(cè)試和診斷能力差、虛警率較高等問(wèn)題。PHM則由于數(shù)據(jù)獲取困難，其虛警率一直達(dá)不到理想狀態(tài)，PHM也存在開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、成本高等不足。也正因此，當(dāng)前對(duì)BIT技術(shù)和PHM技術(shù)的研究以提高其檢測(cè)和診斷準(zhǔn)確率作為發(fā)展重點(diǎn)。

近幾年本文作者所在研究團(tuán)隊(duì)一直致力于航電系統(tǒng)自動(dòng)化檢測(cè)方面工作并取得了初步的研究成果[13]，研制了針對(duì)單機(jī)環(huán)境下的自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)[14]，并已列裝。在新的武器裝備發(fā)展形勢(shì)下，需要研制分布式自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)，能夠支持對(duì)不同型號(hào)飛機(jī)的航電系統(tǒng)進(jìn)行并行檢測(cè)，提高檢測(cè)效率。在這種情況下，檢測(cè)系統(tǒng)需要能夠獨(dú)立于具體檢測(cè)設(shè)備，檢測(cè)設(shè)備與具體被測(cè)系統(tǒng)之間也需要解耦合。

在設(shè)備解耦方面，雷婉琦[15]將每類(lèi)儀器設(shè)備的調(diào)用流程封裝為DLL并采用虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu)(Virtual Instrument Software Architecture,VISA)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)用各儀器設(shè)備的DLL，可解決測(cè)試系統(tǒng)與主流儀器設(shè)備之間的耦合問(wèn)題，缺乏對(duì)專(zhuān)用但非主流儀器設(shè)備的調(diào)用，另外也無(wú)法支持對(duì)儀器設(shè)備的動(dòng)態(tài)協(xié)同。Helms和Tacha[16]將測(cè)試系統(tǒng)分層并抽象得到測(cè)試設(shè)備調(diào)用層，通過(guò)在測(cè)試設(shè)備調(diào)用層提出一種用戶(hù)靈活自定義和裁剪策略解決測(cè)試系統(tǒng)和陳舊測(cè)試設(shè)備之間的耦合問(wèn)題。另有一些研究采用設(shè)備協(xié)同的方法解決設(shè)備耦合問(wèn)題。比如，Mcmullen和Reichherzer提出一種基于本體的統(tǒng)一設(shè)備模型[17]，采用本體抽象描述不同類(lèi)型設(shè)備，與具體設(shè)備類(lèi)型解耦，但是缺乏對(duì)設(shè)備能力的描述。在信息設(shè)備資源共享協(xié)同服務(wù)(Intelligent Grouping and Resource Sharing,IGRS)標(biāo)準(zhǔn)[18]中，將每種設(shè)備根據(jù)其擁有的共享資源被抽象為一個(gè)IGRS設(shè)備類(lèi)型，各IGRS設(shè)備通過(guò)通用的IGRS設(shè)備交互協(xié)議實(shí)現(xiàn)設(shè)備間協(xié)同交互，解決了應(yīng)用和資源與具體設(shè)備類(lèi)型耦合的問(wèn)題，但缺乏對(duì)設(shè)備的統(tǒng)一描述。Hamadache和Lancieri提出一種適用于計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作(Computer Supported Cooperative Work,CSCW)系統(tǒng)的協(xié)同模型[19-20]，將設(shè)備看作資源，通過(guò)設(shè)備在協(xié)同工作中可扮演的角色及其能力抽象描述不同類(lèi)型設(shè)備資源，并給出設(shè)備協(xié)同規(guī)則，但缺乏對(duì)設(shè)備交互能力的描述。在設(shè)備協(xié)同建模語(yǔ)言方面，典型的有WS-BPEL[21]、YAWL[22]、BPMN[23]等，但大多是將設(shè)備服務(wù)封裝為Web服務(wù)，通過(guò)擴(kuò)展已有工作流建模語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)設(shè)備協(xié)同，缺乏對(duì)設(shè)備操作和設(shè)備協(xié)同執(zhí)行機(jī)制的描述，故難以實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的直接協(xié)同，基于這類(lèi)設(shè)備協(xié)同建模語(yǔ)言的應(yīng)用系統(tǒng)與設(shè)備間的耦合度高、靈活性和開(kāi)放性差。本文作者所在研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)總結(jié)現(xiàn)有設(shè)備協(xié)同系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)，針對(duì)大規(guī)模設(shè)備協(xié)同應(yīng)用的特點(diǎn)，提出了適用于大規(guī)模設(shè)備協(xié)同應(yīng)用領(lǐng)域的流程建模語(yǔ)言[24]，通過(guò)抽象設(shè)備操作和定義設(shè)備操作的解釋執(zhí)行機(jī)制實(shí)現(xiàn)設(shè)備協(xié)同過(guò)程的自動(dòng)化[25]，研制了航天器自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)[26]。然而，面向航天器自動(dòng)化測(cè)試的設(shè)備協(xié)同語(yǔ)句并不能直接應(yīng)用于航電系統(tǒng)自動(dòng)化檢測(cè)。一方面，因?yàn)楹诫娤到y(tǒng)與航天器本身不同，航天器主要由電子元器件和硬件設(shè)備構(gòu)成，而航電系統(tǒng)逐漸向軟件密集型系統(tǒng)發(fā)展；另一方面，執(zhí)行的任務(wù)不同，航天器測(cè)試是面向系統(tǒng)或組成部件功能和性能的測(cè)試，而本文中航電系統(tǒng)檢測(cè)是對(duì)系統(tǒng)的健康性檢測(cè)。這些使得其檢測(cè)模式不同，對(duì)應(yīng)的設(shè)備協(xié)同機(jī)制不同，檢測(cè)安全性需求也不完全一樣。

2 檢測(cè)系統(tǒng)框架

航電系統(tǒng)是典型的安全攸關(guān)系統(tǒng)，因其檢測(cè)安全性要求高，對(duì)航電系統(tǒng)(特別是投入使用的航電系統(tǒng))進(jìn)行檢測(cè)一般需要借助外置檢測(cè)設(shè)備通過(guò)其指定接口進(jìn)行檢測(cè)。為此，本文在不影響被測(cè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下部署檢測(cè)跳轉(zhuǎn)機(jī)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)跳轉(zhuǎn)機(jī))作為外置檢測(cè)設(shè)備。一方面，為檢測(cè)任務(wù)端訪問(wèn)被測(cè)系統(tǒng)提供安全訪問(wèn)接口，對(duì)被測(cè)系統(tǒng)子網(wǎng)上的任何設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)都必須通過(guò)跳轉(zhuǎn)機(jī)操作子網(wǎng)上被測(cè)主機(jī)完成；另一方面，從被測(cè)系統(tǒng)獲取的檢測(cè)數(shù)據(jù)(如軟件配置項(xiàng)文件數(shù)據(jù))在跳轉(zhuǎn)機(jī)完成計(jì)算后才反饋給檢測(cè)任務(wù)端，以保證被測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)不直接傳輸?shù)綑z測(cè)任務(wù)端。

另外，被測(cè)航電系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜，規(guī)模龐大，且運(yùn)行平臺(tái)異構(gòu)多樣，例如，操作系統(tǒng)有VxWorks、Linux、Windows等3種，處理器有單核、多核等多種，而不同型號(hào)飛機(jī)的航電系統(tǒng)差異性更大，航電系統(tǒng)的這些特征使得檢測(cè)任務(wù)復(fù)雜性增加。在當(dāng)前批量航電系統(tǒng)并行檢測(cè)需求背景下，為屏蔽被測(cè)系統(tǒng)的差異性和檢測(cè)任務(wù)的復(fù)雜性，本文在檢測(cè)任務(wù)端和跳轉(zhuǎn)機(jī)之間增加一個(gè)邏輯檢測(cè)設(shè)備，用于將復(fù)雜檢測(cè)任務(wù)轉(zhuǎn)換為對(duì)被測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)的基本操作序列，并激勵(lì)檢測(cè)設(shè)備執(zhí)行檢測(cè)。

基于此，本文設(shè)計(jì)航電系統(tǒng)并行檢測(cè)系統(tǒng)分層框架，如圖1所示，由檢測(cè)任務(wù)端、邏輯檢測(cè)設(shè)備、跳轉(zhuǎn)機(jī)和被測(cè)系統(tǒng)4層組成。整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)框架又可按照?qǐng)D中虛線分為前后端兩部分，前端由檢測(cè)任務(wù)端和部分邏輯檢測(cè)設(shè)備功能組成，主要完成檢測(cè)任務(wù)分解、并行調(diào)度與管理等；后端由邏輯檢測(cè)設(shè)備的另外部分功能、跳轉(zhuǎn)機(jī)和被測(cè)系統(tǒng)組成，主要通過(guò)邏輯檢測(cè)設(shè)備、跳轉(zhuǎn)機(jī)和被測(cè)主機(jī)之間協(xié)同交互完成檢測(cè)工作，以及采樣結(jié)果收集和研判。后端為前端的并行調(diào)度提供支持，本文重點(diǎn)關(guān)注后端。下面對(duì)后端各設(shè)備之間的交互過(guò)程作進(jìn)一步介紹。

圖1 航電系統(tǒng)并行檢測(cè)系統(tǒng)分層框架Fig.1 Layered test system framework for parallel testing of avionics systems

被測(cè)系統(tǒng)即為被測(cè)航電系統(tǒng)軟件及其軟件運(yùn)行環(huán)境，軟件運(yùn)行環(huán)境實(shí)際為被測(cè)航電系統(tǒng)所在被測(cè)主機(jī)。被測(cè)系統(tǒng)為一個(gè)航電系統(tǒng)的多個(gè)分系統(tǒng)或者多個(gè)航電系統(tǒng)。對(duì)被測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)是通過(guò)跳轉(zhuǎn)機(jī)與被測(cè)系統(tǒng)中的被測(cè)主機(jī)交互完成。被測(cè)主機(jī)開(kāi)放指定的接口供檢測(cè)使用，稱(chēng)為被測(cè)主機(jī)的檢測(cè)API。被測(cè)主機(jī)與跳轉(zhuǎn)機(jī)之間的交互主要包括：從跳轉(zhuǎn)機(jī)接收文件一致性檢測(cè)請(qǐng)求和資源狀態(tài)適配性檢測(cè)激勵(lì)，執(zhí)行自身相應(yīng)的檢測(cè)API，并響應(yīng)被測(cè)文件數(shù)據(jù)和資源狀態(tài)數(shù)據(jù)給相應(yīng)的跳轉(zhuǎn)機(jī)。

跳轉(zhuǎn)機(jī)通過(guò)對(duì)外提供檢測(cè)API來(lái)支持檢測(cè)，在檢測(cè)過(guò)程中從邏輯檢測(cè)設(shè)備接收文件一致性檢測(cè)請(qǐng)求或軟件運(yùn)行環(huán)境資源狀態(tài)適配性檢測(cè)請(qǐng)求，對(duì)于文件一致性檢測(cè)請(qǐng)求，跳轉(zhuǎn)機(jī)執(zhí)行文件一致性檢測(cè)相關(guān)檢測(cè)API，首先與被測(cè)文件(軟件配置項(xiàng)文件和操作系統(tǒng)關(guān)鍵文件)所在的被測(cè)主機(jī)建立SSH-2(Secure SHell version 2)連接，然后從相應(yīng)被測(cè)主機(jī)下載被測(cè)文件到本地進(jìn)行特征計(jì)算；對(duì)于軟件運(yùn)行環(huán)境資源狀態(tài)適配性檢測(cè)請(qǐng)求，跳轉(zhuǎn)機(jī)執(zhí)行另一類(lèi)檢測(cè)API繼續(xù)向被測(cè)主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)該類(lèi)請(qǐng)求。同時(shí)，也接收從被測(cè)主機(jī)發(fā)送來(lái)的被測(cè)文件數(shù)據(jù)和資源狀態(tài)數(shù)據(jù)，以及將采樣數(shù)據(jù)或者特征數(shù)據(jù)發(fā)送給邏輯檢測(cè)設(shè)備。

邏輯檢測(cè)設(shè)備也通過(guò)檢測(cè)API與跳轉(zhuǎn)機(jī)進(jìn)行交互，對(duì)于檢測(cè)任務(wù)中不同的被測(cè)項(xiàng)目(如軟件配置項(xiàng)檢測(cè)、操作系統(tǒng)關(guān)鍵文件檢測(cè)或主機(jī)系統(tǒng)資源狀態(tài)檢測(cè)等)，邏輯檢測(cè)設(shè)備調(diào)用不同的檢測(cè)API。若進(jìn)行文件一致性檢測(cè)，邏輯檢測(cè)設(shè)備發(fā)送文件一致性檢測(cè)相關(guān)的檢測(cè)API激勵(lì)跳轉(zhuǎn)機(jī)執(zhí)行一致性檢測(cè)API；若對(duì)其他軟件運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行資源狀態(tài)適配性檢測(cè)，邏輯檢測(cè)設(shè)備發(fā)送資源狀態(tài)檢測(cè)相關(guān)的檢測(cè)API激勵(lì)跳轉(zhuǎn)機(jī)執(zhí)行另一類(lèi)檢測(cè)API。

上述檢測(cè)系統(tǒng)分層框架可為航電系統(tǒng)并行檢測(cè)建立設(shè)備協(xié)同交互與統(tǒng)一訪問(wèn)機(jī)制，進(jìn)而支持檢測(cè)過(guò)程與檢測(cè)設(shè)備解耦合。

3 檢測(cè)數(shù)據(jù)表征與檢測(cè)設(shè)備協(xié)同

在以上檢測(cè)系統(tǒng)分層框架下的設(shè)備交互過(guò)程中，各設(shè)備既要根據(jù)交互信息選擇執(zhí)行不同的操作，又要運(yùn)行著其內(nèi)部常規(guī)程序以維護(hù)自身的狀態(tài)，他們之間需要協(xié)同工作才能確保整個(gè)系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。另外，檢測(cè)過(guò)程涉及的設(shè)備類(lèi)型和功能各不相同，設(shè)備數(shù)目眾多。為使得基于上述檢測(cè)系統(tǒng)框架的檢測(cè)過(guò)程與檢測(cè)設(shè)備解耦合，能夠更好地支持并行檢測(cè)，后端對(duì)應(yīng)的檢測(cè)過(guò)程中需要能夠動(dòng)態(tài)協(xié)同各設(shè)備執(zhí)行檢測(cè)。下面首先抽象定義檢測(cè)數(shù)據(jù)類(lèi)型，在此基礎(chǔ)上，給出設(shè)備協(xié)同語(yǔ)句及其解釋執(zhí)行機(jī)制。

3.1 檢測(cè)數(shù)據(jù)類(lèi)型

在設(shè)備協(xié)同執(zhí)行檢測(cè)過(guò)程中需要輸入被測(cè)系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)和輸出檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)等，為使得檢測(cè)具有通用性，本文將這些數(shù)據(jù)類(lèi)型進(jìn)行封裝得到設(shè)備類(lèi)型、被測(cè)系統(tǒng)參數(shù)類(lèi)型、采樣結(jié)果類(lèi)型和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型等抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型。下面給出這些數(shù)據(jù)類(lèi)型的形式定義。

3.1.1 設(shè)備類(lèi)型

基于上述檢測(cè)系統(tǒng)分層框架抽象定義設(shè)備類(lèi)型DT，由設(shè)備類(lèi)別標(biāo)識(shí)DCla、設(shè)備標(biāo)識(shí)Dname、設(shè)備基本操作Dopers、設(shè)備所屬網(wǎng)關(guān)Dgt組成，形式為

DT=(DCla,Dname,Dopers,Dgt)

其中：DCla取值可為“邏輯檢測(cè)設(shè)備”、“跳轉(zhuǎn)機(jī)”或“被測(cè)主機(jī)”；Dname為具體設(shè)備的標(biāo)識(shí)；Dgt的取值根據(jù)上述檢測(cè)系統(tǒng)分層架構(gòu)來(lái)確定，邏輯檢測(cè)設(shè)備無(wú)設(shè)備所屬網(wǎng)關(guān)，跳轉(zhuǎn)機(jī)的設(shè)備所屬網(wǎng)關(guān)是其上層的邏輯檢測(cè)設(shè)備，被測(cè)主機(jī)的設(shè)備所屬網(wǎng)關(guān)是其上層的跳轉(zhuǎn)機(jī)；Dopers是Dname所指設(shè)備支持的檢測(cè)基本操作的集合。本文將一個(gè)檢測(cè)基本操作定義為一個(gè)檢測(cè)API，設(shè)備在被激勵(lì)下通過(guò)調(diào)用自身的檢測(cè)API實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)。檢測(cè)API的形式定義為

定義1檢測(cè)API(TAPI)。將TAPI定義為一個(gè)五元組(Nametapi,Itin,Itout,Btin,Btout)。其中：Nametapi為T(mén)API的名稱(chēng)；Itin為T(mén)API的輸入接口，定義為輸入?yún)?shù)序列，即{IP1,IP2,……,IPm}；Itout為T(mén)API的輸出接口，定義為輸出參數(shù)序列，即{OP1,OP2,……,OPn}；Btin為輸入接口Itin的約束集合；Btout為輸出接口Itout的約束集合。

針對(duì)航電系統(tǒng)軟件配置項(xiàng)一致性檢測(cè)和軟件運(yùn)行環(huán)境資源狀態(tài)適配性檢測(cè)，本文設(shè)計(jì)了被測(cè)主機(jī)檢測(cè)API、跳轉(zhuǎn)機(jī)檢測(cè)API和邏輯檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)API共3類(lèi)，部分檢測(cè)API如表1所示。

在檢測(cè)系統(tǒng)的擴(kuò)展應(yīng)用中，可根據(jù)所要進(jìn)行的檢測(cè)項(xiàng)目增加跳轉(zhuǎn)機(jī)和被測(cè)主機(jī)的檢測(cè)API，從而支持更多檢測(cè)項(xiàng)目。

3.1.2 被測(cè)系統(tǒng)參數(shù)類(lèi)型

被測(cè)系統(tǒng)參數(shù)類(lèi)型抽象定義檢測(cè)過(guò)程中所需要的描述被測(cè)航電系統(tǒng)及其軟件運(yùn)行環(huán)境的相關(guān)參數(shù)的類(lèi)型，用TestedAS表示被測(cè)系統(tǒng)、TestedSubsys表示組成被測(cè)系統(tǒng)的分系統(tǒng)、TestedHost表示包含的被測(cè)主機(jī)、TestedCSCI表示被測(cè)軟件配置項(xiàng)、TestedOSKeyFile表示被測(cè)主機(jī)的操作系統(tǒng)關(guān)鍵文件、TestedSysRes表示被測(cè)軟件運(yùn)行環(huán)境資源，則被測(cè)系統(tǒng)參數(shù)TPT的相關(guān)形式定義為

TPT：:= TestedAS | TestedSubsys | TestedHost | TestedCSCI | TestedOSKFile | TestedSysRes

TestedAS：:= (ASID,ASModel,ASPlaneID,TestedSubsys+)

TestedSubsys：:= (SubsysID,ASID,TestedHost+)

TestedHost：:= (HostID,ASID,SubsysID,HostDetail)

TestedCSCI：:= (CSCIID,ASID,SubsysID,HostID,CSCIConf+)

CSCIConf：:= (ConfID,ConfType,ConfFilePath,ConfExcludePath)

TestedSysRes：:= (ASID,SubsysID,HostID,SysRes*)

SysRes：:= (CpuRes,MemRes,DiskRes,NetIntRes,ProcessRes,LogRes)

其中：HostDetail可根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)具體定義，比如可為主機(jī)訪問(wèn)用戶(hù)名、密碼、操作系統(tǒng)類(lèi)型等；TestedOSKeyFile的定義同TestedCSCI。

表1 部分邏輯檢測(cè)設(shè)備、跳轉(zhuǎn)機(jī)和被測(cè)主機(jī)檢測(cè)APITable 1 Part of test API for tested host,test gateway devices,and logic test device

3.1.3 采樣結(jié)果類(lèi)型

采樣結(jié)果數(shù)據(jù)主要指跳轉(zhuǎn)機(jī)采樣獲得的軟件配置項(xiàng)文件或操作系統(tǒng)關(guān)鍵文件的特征數(shù)據(jù)，以及軟件運(yùn)行環(huán)境資源狀態(tài)數(shù)據(jù)。不同的檢測(cè)項(xiàng)目獲得的采樣結(jié)果數(shù)據(jù)類(lèi)別和含義不同。本文定義采樣結(jié)果類(lèi)型TRT為由結(jié)果類(lèi)別標(biāo)識(shí)TRstc、采樣結(jié)果名稱(chēng)Trstname和采樣數(shù)據(jù)內(nèi)容TrstData組成的三元組，形式為

TRT = (TRstc,Trstname,TrstData)

式中：TRstc為文件采樣結(jié)果或資源狀態(tài)采樣結(jié)果類(lèi)別；Trstname為具體的采樣結(jié)果文件名稱(chēng)；TrstData的類(lèi)型因TRstc的不同而不同。當(dāng)TRstc取值為文件采樣結(jié)果類(lèi)別時(shí)，TrstData為CSCIAS類(lèi)型；當(dāng)TRstc取值為環(huán)境資源狀態(tài)采樣結(jié)果類(lèi)別時(shí)，TrstData是Status-SCR類(lèi)型。這里，

1)CSCIAS為航電系統(tǒng)軟件配置項(xiàng)或操作系統(tǒng)關(guān)鍵文件特征類(lèi)型，定義為由文件名稱(chēng)NameCSCI、文件特征集合CONF和對(duì)外提供的應(yīng)用程序接口集合CAPI組成的三元組，形式化定義為

CSCIAS= (NameCSCI,CONF,CAPI)

式中：CONF由軟件配置項(xiàng)或操作系統(tǒng)關(guān)鍵文件名稱(chēng)NameCONF和文件屬性指標(biāo)集合PVCONF組成，即CONF=(NameCONF,PVCONF)，PVCONF是PVconf的集合，PVconf又由文件屬性Pconf和文件屬性值Vconf共同定義，即PVconf = (Pconf,Vconf)；CAPI定義類(lèi)似TAPI。

2)Status-SCR為軟件運(yùn)行環(huán)境資源狀態(tài)類(lèi)型，由軟件運(yùn)行環(huán)境資源名稱(chēng)NameSCR、資源屬性狀態(tài)集合PVSCR和資源對(duì)外提供的應(yīng)用程序接口集合RAPI組成，其形式化定義為

Status-SCR = (NameSCR,PVSCR,RAPI)

式中：PVSCR為PVscr的集合，PVscr由環(huán)境資源屬性Pscr和資源屬性值Vscr共同定義，即PVscr = (Pscr,Vscr)；RAPI的定義也與TAPI類(lèi)似。

3.1.4 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型抽象定義被檢測(cè)文件的標(biāo)準(zhǔn)特征數(shù)據(jù)集和被測(cè)軟件運(yùn)行環(huán)境資源狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)值或取值范圍。檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型TST定義為由檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)別標(biāo)識(shí)TStdc、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng)TStdname、標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建時(shí)間TStdCDate和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)TStdData組成的四元組，形式為

TST=(TStdc,TStdname,TStdCDate,

TStdData)

式中：TStdc為字符串類(lèi)型，取值可為文件標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)別或軟件運(yùn)行環(huán)境資源狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)別；TStdname為字符串類(lèi)型，指具體檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的名稱(chēng)；TStdCDate的格式為“YY-MM-DD:hh-mm-ss”；TStdData的定義與TStdc的取值有關(guān)，若TStdc取值為文件特征標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)別，TStdData為CSCIAS類(lèi)型；若TStdc取值為運(yùn)行環(huán)境資源狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)，TStdData則是Status-SCR類(lèi)型。

3.2 設(shè)備協(xié)同語(yǔ)句

根據(jù)上述檢測(cè)系統(tǒng)分層框架及設(shè)備交互過(guò)程，基于前述檢測(cè)數(shù)據(jù)類(lèi)型設(shè)計(jì)如下設(shè)備協(xié)同語(yǔ)句。

1)跳轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)備檢測(cè)API請(qǐng)求語(yǔ)句JumpTAPIReq

該語(yǔ)句用于請(qǐng)求合適的跳轉(zhuǎn)機(jī)執(zhí)行檢測(cè)API以獲取軟件配置項(xiàng)文件和操作系統(tǒng)關(guān)鍵文件采樣數(shù)據(jù)。JumpTAPIReq可定義為函數(shù)JTAPIReq(被請(qǐng)求跳轉(zhuǎn)機(jī)檢測(cè)API,被請(qǐng)求檢測(cè)API參數(shù)列表,執(zhí)行返回)，其中，執(zhí)行返回又表示為二元組<被請(qǐng)求跳轉(zhuǎn)機(jī),執(zhí)行回令>。例如，邏輯檢測(cè)設(shè)備請(qǐng)求跳轉(zhuǎn)機(jī)執(zhí)行檢測(cè)操作Jtapi，Jtparas為Jtapi所需的參數(shù)，請(qǐng)求結(jié)果返回給Rt，則JumpTAPIReq可形式化表示為

JumpTAPIReq：:= JTAPIReq(Jtapi,Jtparas,Rt)

這里，請(qǐng)求成功時(shí)Rt值為被請(qǐng)求到的跳轉(zhuǎn)機(jī)標(biāo)識(shí)和執(zhí)行回令值1；否則，返回的被請(qǐng)求跳轉(zhuǎn)機(jī)值為空，執(zhí)行回令值為0或其他初始值(為區(qū)分設(shè)備協(xié)同請(qǐng)求不成功原因，可設(shè)置一個(gè)非1和0的初始值)，具體見(jiàn)3.3節(jié)中語(yǔ)句執(zhí)行過(guò)程。

2)跳轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)備數(shù)據(jù)請(qǐng)求語(yǔ)句JumpDataReq

該語(yǔ)句用于獲取跳轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)備上的文件采樣數(shù)據(jù)的特征數(shù)據(jù)。JumpDataReq可定義為函數(shù)JDataReq(被請(qǐng)求跳轉(zhuǎn)機(jī),被請(qǐng)求數(shù)據(jù)參數(shù),執(zhí)行返回)，其中，執(zhí)行返回為二元組<被請(qǐng)求數(shù)據(jù),執(zhí)行回令>。例如，邏輯檢測(cè)設(shè)備向被請(qǐng)求跳轉(zhuǎn)機(jī)Jdn請(qǐng)求參數(shù)Jsparas對(duì)應(yīng)文件的特征值，請(qǐng)求結(jié)果返回給Rt，則JumpDataReq可形式化表示為

JumpDataReq：:= JDataReq (Jdn,Jsparas,Rt)

該請(qǐng)求語(yǔ)句執(zhí)行成功時(shí)Rt值為返回的參數(shù)Jsparas對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)和執(zhí)行回令值1；否則，被請(qǐng)求參數(shù)Jsparas的返回值為空，執(zhí)行回令值為0或者不變，詳見(jiàn)3.3節(jié)。

3)設(shè)備檢測(cè)API與數(shù)據(jù)交互語(yǔ)句DevTAPICol

該語(yǔ)句用于請(qǐng)求合適的跳轉(zhuǎn)機(jī)激勵(lì)被測(cè)主機(jī)執(zhí)行被請(qǐng)求設(shè)備檢測(cè)API從而獲得該主機(jī)的環(huán)境資源狀態(tài)數(shù)據(jù)。DevTAPICol可定義為函數(shù)DTAPICol(被測(cè)主機(jī),被請(qǐng)求Tapi,Tapi參數(shù)列表,執(zhí)行返回)，其中，執(zhí)行返回定義為二元組<被請(qǐng)求資源數(shù)據(jù),執(zhí)行回令>。例如，邏輯檢測(cè)設(shè)備請(qǐng)求合適的跳轉(zhuǎn)機(jī)向被測(cè)主機(jī)Thost發(fā)送激勵(lì),請(qǐng)求Thost執(zhí)行檢測(cè)操作Htapi，Htapi所需參數(shù)為Htparas，請(qǐng)求結(jié)果返回給Rt，則DevTAPICol可形式化表示為

DevTAPICol::=DTAPICol(Thost,Htapi,

Htparas,Rt)

交互成功時(shí)，Rt的值為返回的被請(qǐng)求資源狀態(tài)數(shù)據(jù)和回令值1；交互不成功時(shí)，資源請(qǐng)求結(jié)果為空，執(zhí)行回令值為0或者不變。

4)結(jié)果研判語(yǔ)句TresultJdg

該語(yǔ)句用于請(qǐng)求邏輯檢測(cè)設(shè)備對(duì)采樣結(jié)果數(shù)據(jù)與檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。TresultJdg可定義為函數(shù)TRJdg(采樣結(jié)果數(shù)據(jù),被測(cè)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn),執(zhí)行返回)，其中，執(zhí)行返回又表示為二元組<研判結(jié)果,執(zhí)行回執(zhí)>。例如，邏輯檢測(cè)設(shè)備將采樣結(jié)果數(shù)據(jù)Td與相應(yīng)的被測(cè)文件或資源標(biāo)準(zhǔn)Ts進(jìn)行比較研判，將執(zhí)行返回賦給Rt，則TresultJdg可形式化表示為

TresultJdg：:= TRJdg(Td,Ts,Rt)

式中：研判結(jié)果的取值可根據(jù)被測(cè)項(xiàng)目具體情況而定，如可為“軟件配置項(xiàng)正常”、“軟件配置項(xiàng)缺失”、“主機(jī)磁盤(pán)空間不足”、“異常”等。

本文的面向航電系統(tǒng)并行檢測(cè)的設(shè)備協(xié)同語(yǔ)句DAPICol可表示為

DAPICol：:= JumpTAPIReq | JumpDataReq |

DevTAPICol | TresultJdg

上述設(shè)備協(xié)同語(yǔ)句將邏輯檢測(cè)設(shè)備、跳轉(zhuǎn)機(jī)和被測(cè)主機(jī)的檢測(cè)API封裝為基本檢測(cè)單元，這些基本檢測(cè)單元可獨(dú)立執(zhí)行，在功能上是完整的，且在檢測(cè)實(shí)施過(guò)程中具有高復(fù)用性，可被看作是檢測(cè)執(zhí)行過(guò)程中的最小可執(zhí)行檢測(cè)單元，在本文中定義為檢測(cè)原子。檢測(cè)原子封裝了基本的檢測(cè)設(shè)備協(xié)同行為，因此，檢測(cè)原子ASTAtom可表示為

ASTAtom：:= ASTAname[DAPICol]

這樣，復(fù)雜的檢測(cè)任務(wù)就可通過(guò)使用常用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的串行、并行、循環(huán)、條件等語(yǔ)句復(fù)合調(diào)用不同的檢測(cè)原子來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。

3.3 設(shè)備協(xié)同語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程

設(shè)備協(xié)同語(yǔ)句的執(zhí)行是由邏輯檢測(cè)設(shè)備發(fā)起，激勵(lì)跳轉(zhuǎn)機(jī)、被測(cè)主機(jī)執(zhí)行其自身的檢測(cè)API實(shí)現(xiàn)相應(yīng)檢測(cè)功能的過(guò)程，因此，下文從邏輯檢測(cè)設(shè)備、跳轉(zhuǎn)機(jī)和被測(cè)主機(jī)3層闡述各設(shè)備協(xié)同語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程。

3.3.1 邏輯檢測(cè)設(shè)備層設(shè)備協(xié)同語(yǔ)句的執(zhí)行

在協(xié)同跳轉(zhuǎn)機(jī)和被測(cè)主機(jī)執(zhí)行檢測(cè)過(guò)程中，邏輯檢測(cè)設(shè)備主要完成以下功能：① 向合適跳轉(zhuǎn)機(jī)發(fā)送檢測(cè)請(qǐng)求；② 接收來(lái)自跳轉(zhuǎn)機(jī)的檢測(cè)數(shù)據(jù)；③ 將采樣結(jié)果數(shù)據(jù)與檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)研判。針對(duì)上述各設(shè)備協(xié)同語(yǔ)句，下面給出邏輯檢測(cè)設(shè)備層的執(zhí)行過(guò)程：

1)若執(zhí)行的語(yǔ)句為JTAPIReq(njtapi,pjtapi,r)，邏輯檢測(cè)設(shè)備選擇合適的跳轉(zhuǎn)機(jī)建立SSH-2連接，將被請(qǐng)求檢測(cè)操作njtapi及所需參數(shù)pjtapi發(fā)送給所選跳轉(zhuǎn)機(jī)執(zhí)行被請(qǐng)求檢測(cè)操作。跳轉(zhuǎn)機(jī)執(zhí)行完該TAPI后，邏輯檢測(cè)設(shè)備從跳轉(zhuǎn)機(jī)接收?qǐng)?zhí)行返回r，包括執(zhí)行該TAPI的跳轉(zhuǎn)機(jī)標(biāo)識(shí)和執(zhí)行回令。

2)若執(zhí)行的語(yǔ)句為JDataReq(dj,pjsamp,r)，邏輯檢測(cè)設(shè)備向指定跳轉(zhuǎn)機(jī)dj發(fā)送pjsamp數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，然后接收?qǐng)?zhí)行返回r，即被請(qǐng)求數(shù)據(jù)和執(zhí)行回令。

3)若執(zhí)行的語(yǔ)句為DTAPICol(dthost,nhtapi,phtapi,r)，邏輯檢測(cè)設(shè)備選擇合適的跳轉(zhuǎn)機(jī)，通過(guò)該跳轉(zhuǎn)機(jī)將被請(qǐng)求檢測(cè)操作nhtapi及所需參數(shù)phtapi發(fā)送給被測(cè)主機(jī)dthost，請(qǐng)求dthost執(zhí)行檢測(cè)操作，然后接收?qǐng)?zhí)行返回r，即采樣結(jié)果和執(zhí)行回令。

4)若執(zhí)行的語(yǔ)句為T(mén)RJdg(ptd,pts,r)，邏輯檢測(cè)設(shè)備將ptd對(duì)應(yīng)的采樣結(jié)果數(shù)據(jù)和pts對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，完成研判并返回r。

3.3.2 跳轉(zhuǎn)機(jī)層設(shè)備協(xié)同語(yǔ)句的執(zhí)行

跳轉(zhuǎn)機(jī)在與其他設(shè)備協(xié)同執(zhí)行檢測(cè)過(guò)程中主要完成以下功能：① 從邏輯檢測(cè)設(shè)備接收檢測(cè)請(qǐng)求，② 對(duì)被請(qǐng)求的設(shè)備檢測(cè)API進(jìn)行安全性檢查，③ 調(diào)用自身的檢測(cè)API執(zhí)行檢測(cè)，④ 激勵(lì)被測(cè)主機(jī)執(zhí)行檢測(cè)API，⑤ 從被測(cè)主機(jī)接收采樣數(shù)據(jù)，⑥ 向邏輯檢測(cè)設(shè)備返回請(qǐng)求結(jié)果和執(zhí)行回令。跳轉(zhuǎn)機(jī)層的各設(shè)備協(xié)同語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程如下：

1)若從邏輯檢測(cè)設(shè)備接收到的是跳轉(zhuǎn)機(jī)檢測(cè)API請(qǐng)求(njtapi,pjtapi,r)，首先對(duì)被請(qǐng)求的檢測(cè)操作njtapi進(jìn)行安全性檢查，然后根據(jù)參數(shù)pjtapi與被測(cè)主機(jī)建立SSH-2連接，并調(diào)用njtapi下載相應(yīng)的被測(cè)文件數(shù)據(jù)到本機(jī)，最后向邏輯檢測(cè)設(shè)備發(fā)送執(zhí)行返回r。

2)若接收到的是跳轉(zhuǎn)機(jī)數(shù)據(jù)請(qǐng)求(dj,pjsamp,r)，讀取被請(qǐng)求跳轉(zhuǎn)機(jī)dj上的文件采樣數(shù)據(jù)pjsamp并調(diào)用跳轉(zhuǎn)機(jī)檢測(cè)API計(jì)算其特征，然后刪除跳轉(zhuǎn)機(jī)上的被測(cè)系統(tǒng)文件數(shù)據(jù)，最后返回r。

3)若接收到的是設(shè)備檢測(cè)API和數(shù)據(jù)交互請(qǐng)求(dthost,nhtapi,phtapi,r)，首先對(duì)被請(qǐng)求的設(shè)備nhtapi進(jìn)行安全性檢查，然后通過(guò)SSH-2連接向被測(cè)主機(jī)dthost請(qǐng)求執(zhí)行檢測(cè)操作nhtapi并發(fā)送參數(shù)phtapi，最后從被測(cè)主機(jī)接收采樣獲得的資源狀態(tài)數(shù)據(jù)，并返回r。

3.3.3 被測(cè)主機(jī)層設(shè)備協(xié)同語(yǔ)句的執(zhí)行

在本文的檢測(cè)執(zhí)行過(guò)程中，被測(cè)主機(jī)主要協(xié)同跳轉(zhuǎn)機(jī)完成檢測(cè)，被測(cè)主機(jī)需要向檢測(cè)系統(tǒng)開(kāi)放相應(yīng)接口，一方面，支持檢測(cè)系統(tǒng)下載被測(cè)系統(tǒng)文件；另一方面，支持執(zhí)行部分被測(cè)主機(jī)操作命令以讀取其資源狀態(tài)數(shù)據(jù)。本文將讀取被測(cè)主機(jī)資源狀態(tài)數(shù)據(jù)的操作封裝為被測(cè)主機(jī)檢測(cè)API。在設(shè)備協(xié)同過(guò)程中，被測(cè)主機(jī)在跳轉(zhuǎn)機(jī)的激勵(lì)下執(zhí)行被請(qǐng)求的檢測(cè)API采樣獲取自身的資源狀態(tài)數(shù)據(jù)，并返回給跳轉(zhuǎn)機(jī)。

本文設(shè)備協(xié)同語(yǔ)句中，邏輯檢測(cè)設(shè)備動(dòng)態(tài)協(xié)同跳轉(zhuǎn)機(jī)執(zhí)行檢測(cè)的協(xié)同機(jī)制是在保證檢測(cè)任務(wù)正確運(yùn)行的前提下，對(duì)其中的檢測(cè)API序列的執(zhí)行順序進(jìn)行合理安排，并不會(huì)改變檢測(cè)任務(wù)。因此，應(yīng)用本文方法執(zhí)行檢測(cè)仍然能夠保證整個(gè)檢測(cè)任務(wù)的完備性。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)分析

本文將所提方法應(yīng)用到某型預(yù)警機(jī)任務(wù)電子系統(tǒng)的并行檢測(cè)中，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)通用預(yù)警機(jī)任務(wù)電子系統(tǒng)并行檢測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示，由檢測(cè)配置子系統(tǒng)、檢測(cè)執(zhí)行子系統(tǒng)和檢測(cè)評(píng)估子系統(tǒng)構(gòu)成。

檢測(cè)配置子系統(tǒng)通過(guò)圖形化界面為檢測(cè)人員提供檢測(cè)任務(wù)編制和生成環(huán)境，檢測(cè)任務(wù)按照實(shí)際檢測(cè)需求可分為不同的檢測(cè)模式，例如一鍵檢測(cè)模式或定制化檢測(cè)模式。一鍵檢測(cè)又稱(chēng)為快速檢測(cè)，是對(duì)被測(cè)系統(tǒng)所有檢測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行檢測(cè)；定制化檢測(cè)則是根據(jù)檢測(cè)人員需要對(duì)指定的檢測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行檢測(cè)。

檢測(cè)執(zhí)行子系統(tǒng)調(diào)用本文的檢測(cè)設(shè)備協(xié)同語(yǔ)句并行執(zhí)行檢測(cè)任務(wù)，同時(shí)對(duì)檢測(cè)任務(wù)的執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。

檢測(cè)評(píng)估子系統(tǒng)則是通過(guò)對(duì)檢測(cè)過(guò)程中生成的采樣結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行研判并生成檢測(cè)報(bào)告，方便檢測(cè)人員維護(hù)保障航電系統(tǒng)，以及追溯問(wèn)題。

圖3為本文實(shí)現(xiàn)的通用預(yù)警機(jī)任務(wù)電子系統(tǒng)并行檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)執(zhí)行界面示例。

圖2 通用預(yù)警機(jī)任務(wù)電子系統(tǒng)并行檢測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)Fig.2 Architecture of parallel test system for early warning mission electronic system

最后，應(yīng)用本文的并行檢測(cè)系統(tǒng)和文獻(xiàn)[14]中的自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)(單機(jī)檢測(cè)系統(tǒng))對(duì)某預(yù)警機(jī)任務(wù)電子系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)驗(yàn)證本文方法的應(yīng)用效果。該被檢測(cè)系統(tǒng)由顯控分系統(tǒng)、指揮控制分系統(tǒng)、雷達(dá)分系統(tǒng)等7個(gè)分系統(tǒng)組成，總共包含75個(gè)軟件配置項(xiàng)節(jié)點(diǎn)，組成系統(tǒng)的所有軟件配置項(xiàng)部署在17臺(tái)被測(cè)主機(jī)上，被測(cè)主機(jī)中，顯控分系統(tǒng)中的主任務(wù)計(jì)算機(jī)運(yùn)行Red Hat Linux操作系統(tǒng)，顯控分系統(tǒng)中的操作員工作站和電子偵查分系統(tǒng)中的主控計(jì)算機(jī)運(yùn)行Windows 2000操作系統(tǒng)，其他設(shè)備運(yùn)行VxWorks操作系統(tǒng)。為此，設(shè)計(jì)如下3種檢測(cè)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

1)單機(jī)-串行-耦合：應(yīng)用1套單機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)串行檢測(cè)被測(cè)系統(tǒng)中的每個(gè)被測(cè)主機(jī)，檢測(cè)系統(tǒng)中的跳轉(zhuǎn)機(jī)與被測(cè)主機(jī)耦合，檢測(cè)人員需為運(yùn)行不同操作系統(tǒng)的被測(cè)主機(jī)選擇不同的檢測(cè)接口，由1位檢測(cè)人員操作。

2)單機(jī)-并行-耦合：應(yīng)用3套單機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)并行執(zhí)行檢測(cè)，跳轉(zhuǎn)機(jī)與被測(cè)主機(jī)耦合，1套用于檢測(cè)運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)的被測(cè)主機(jī)，1套用于檢測(cè)運(yùn)行Windows操作系統(tǒng)的被測(cè)主機(jī)，另1套用于檢測(cè)運(yùn)行VxWorks操作系統(tǒng)的被測(cè)主機(jī)，相同操作系統(tǒng)的多臺(tái)主機(jī)被串行檢測(cè)，每套單機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)由1位檢測(cè)人員操作。

3)本文-并行-解耦：應(yīng)用1套本文實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)執(zhí)行相同檢測(cè)任務(wù)，通過(guò)邏輯檢測(cè)設(shè)備協(xié)同3臺(tái)跳轉(zhuǎn)機(jī)的不同檢測(cè)API對(duì)所有被測(cè)主機(jī)執(zhí)行并行檢測(cè)，由1位檢測(cè)人員操作。

在以上3種檢測(cè)方案中，通過(guò)相同配置的跳轉(zhuǎn)機(jī)對(duì)被測(cè)主機(jī)執(zhí)行檢測(cè)，跳轉(zhuǎn)機(jī)的軟硬件環(huán)境均為：Intel?CoreTMi5-3337U處理器，1.80 GHz主頻，4 GB內(nèi)存和Linux操作系統(tǒng)。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，統(tǒng)計(jì)3種檢測(cè)方案的檢測(cè)花費(fèi)時(shí)間和檢測(cè)任務(wù)執(zhí)行結(jié)果并進(jìn)行比較分析。

4.1 檢測(cè)時(shí)間對(duì)比

采用上述3種檢測(cè)方案分別執(zhí)行檢測(cè)，方案1在各階段花費(fèi)時(shí)間為串行檢測(cè)17個(gè)被測(cè)主機(jī)在相應(yīng)階段的花費(fèi)時(shí)間之和；方案2在各階段花費(fèi)時(shí)間為3套單機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)在每組的相應(yīng)階段花費(fèi)時(shí)間的最大值；方案3在各階段花費(fèi)時(shí)間為執(zhí)行整個(gè)檢測(cè)任務(wù)在各階段實(shí)際花費(fèi)時(shí)間。表2為每種檢測(cè)方案執(zhí)行5次檢測(cè)在檢測(cè)配置、檢測(cè)執(zhí)行和檢測(cè)評(píng)估3個(gè)階段的平均檢測(cè)花費(fèi)時(shí)間。

如表2所示，同樣執(zhí)行上述檢測(cè)任務(wù)，采用方案2通過(guò)3套單機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)并行執(zhí)行檢測(cè)比1套單機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)串行檢測(cè)所花費(fèi)平均總時(shí)間減少20分鐘，檢測(cè)效率提升30%；而采用本文系統(tǒng)通過(guò)3臺(tái)跳轉(zhuǎn)機(jī)并行執(zhí)行檢測(cè)所花費(fèi)平均總時(shí)間比1套單機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)減少39分鐘，檢測(cè)效率提升59%。由此可見(jiàn)，同樣通過(guò)3臺(tái)跳轉(zhuǎn)機(jī)并行執(zhí)行相同檢測(cè)任務(wù)，應(yīng)用本文方法解耦后執(zhí)行并行檢測(cè)所花費(fèi)平均總時(shí)間比未解耦的情況下執(zhí)行并行檢測(cè)所花費(fèi)平均總時(shí)間又減少了19分鐘，檢測(cè)效率又提升了29%，而且，檢測(cè)人員減少了2/3。進(jìn)一步比較相同檢測(cè)階段3種方案的平均檢測(cè)時(shí)間不難發(fā)現(xiàn)，檢測(cè)時(shí)間減少最為明顯的是檢測(cè)執(zhí)行階段。這是因?yàn)?，本文?shí)現(xiàn)的檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用檢測(cè)設(shè)備協(xié)同機(jī)制實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)過(guò)程與跳轉(zhuǎn)機(jī)的解耦合，可以動(dòng)態(tài)協(xié)同跳轉(zhuǎn)機(jī)對(duì)被測(cè)主機(jī)執(zhí)行并行檢測(cè)，提高了跳轉(zhuǎn)機(jī)的利用率和設(shè)備協(xié)同的自動(dòng)化程度。

表2 應(yīng)用3種檢測(cè)方案執(zhí)行檢測(cè)任務(wù)平均花費(fèi)時(shí)間對(duì)比Table 2 Comparison of average test time of executing test task by three test schemes mm

為了進(jìn)一步驗(yàn)證本文方法的有效性，從上述被測(cè)系統(tǒng)中隨機(jī)抽取1、3、6、9、12和15臺(tái)被測(cè)主機(jī)，并保證被測(cè)主機(jī)為3臺(tái)以上時(shí)運(yùn)行各操作系統(tǒng)的被測(cè)主機(jī)至少包含1臺(tái)。然后采用上述3種檢測(cè)方案對(duì)被測(cè)主機(jī)上的軟件配置項(xiàng)和軟件運(yùn)行環(huán)境資源狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，每種方案進(jìn)行6組實(shí)驗(yàn)，每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)5次。3種方案的平均檢測(cè)執(zhí)行時(shí)間變化曲線如圖4所示。

從圖4可見(jiàn)，隨著被測(cè)主機(jī)數(shù)不斷增多，3種檢測(cè)方案在檢測(cè)執(zhí)行階段的平均花費(fèi)時(shí)間都在不斷增加。其中，方案1在檢測(cè)執(zhí)行階段的平均花費(fèi)時(shí)間隨被測(cè)主機(jī)數(shù)增加最快，方案2的平均檢測(cè)執(zhí)行時(shí)間增幅比方案1明顯下降，而方案3的平均檢測(cè)執(zhí)行時(shí)間增加又明顯比方案2緩慢。由此可見(jiàn)，隨著被測(cè)主機(jī)或者被測(cè)系統(tǒng)增多，相對(duì)于方案1和方案2來(lái)說(shuō)，應(yīng)用本文方法將檢測(cè)過(guò)程與檢測(cè)設(shè)備解耦后執(zhí)行并行檢測(cè)花費(fèi)檢測(cè)執(zhí)行時(shí)間減少的優(yōu)勢(shì)更加明顯。

綜上實(shí)驗(yàn)表明，與單機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)串行執(zhí)行檢測(cè)相比，本文方法支持下的檢測(cè)系統(tǒng)執(zhí)行并行檢測(cè)使得檢測(cè)時(shí)間減少一半以上，檢測(cè)效率提升一倍以上。在對(duì)多被測(cè)主機(jī)(特別是不同運(yùn)行平臺(tái)的被測(cè)主機(jī))進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，與應(yīng)用3套單機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)在未解耦的情況下執(zhí)行并行檢測(cè)相比，應(yīng)用本文方法支持下的檢測(cè)系統(tǒng)執(zhí)行并行檢測(cè)，減少檢測(cè)人員消耗的同時(shí)進(jìn)一步減少了檢測(cè)時(shí)間和提高了檢測(cè)效率。

圖4 3種檢測(cè)方案的平均檢測(cè)執(zhí)行時(shí)間變化曲線Fig.4 Average test executing time curves of three test schemes

4.2 檢測(cè)任務(wù)執(zhí)行結(jié)果對(duì)比

上述3種檢測(cè)方案中，由于方案2是方案1中的被測(cè)主機(jī)按照操作系統(tǒng)不同分為3組進(jìn)行檢測(cè)，并未分解檢測(cè)任務(wù)，因此，這里只給出方案1和方案3完成整個(gè)檢測(cè)任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果對(duì)比，如圖5所示。每一個(gè)軟件配置項(xiàng)對(duì)應(yīng)一個(gè)采樣結(jié)果數(shù)據(jù)文件，每一臺(tái)被測(cè)主機(jī)的CPU和內(nèi)存對(duì)應(yīng)一個(gè)采樣結(jié)果數(shù)據(jù)文件，硬盤(pán)和進(jìn)程分別對(duì)應(yīng)一個(gè)采樣結(jié)果數(shù)據(jù)文件，采樣結(jié)果文件數(shù)為以上所有采樣結(jié)果文件總數(shù)。發(fā)現(xiàn)異常數(shù)包括和標(biāo)準(zhǔn)不一致的軟件配置項(xiàng)文件數(shù)和不適配的被測(cè)主機(jī)資源數(shù)。連接不成功數(shù)是檢測(cè)系統(tǒng)未連接上的被測(cè)主機(jī)數(shù)。

從圖5可知，通過(guò)本文方法協(xié)同跳轉(zhuǎn)機(jī)執(zhí)行上述檢測(cè)任務(wù)獲得的采樣結(jié)果文件數(shù)、發(fā)現(xiàn)異常數(shù)和連接不成功的被測(cè)主機(jī)數(shù)都與使用單機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)執(zhí)行檢測(cè)任務(wù)獲得的結(jié)果相等。由此可見(jiàn)，本文的設(shè)備協(xié)同語(yǔ)句完全執(zhí)行了被分解后的檢測(cè)任務(wù)，即本文方法將檢測(cè)過(guò)程與檢測(cè)設(shè)備解耦后仍然保證了檢測(cè)任務(wù)執(zhí)行的完備性。

本文所提檢測(cè)設(shè)備協(xié)同方法及實(shí)現(xiàn)的并行檢測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到某電子科學(xué)研究院的多型號(hào)預(yù)警機(jī)任務(wù)電子系統(tǒng)檢測(cè)中，可以支持多系統(tǒng)同時(shí)檢測(cè)，能夠確保檢測(cè)過(guò)程的安全性。在并行檢測(cè)應(yīng)用中，每個(gè)被測(cè)系統(tǒng)包含軟件配置項(xiàng)70～90個(gè)，被測(cè)主機(jī)15～24臺(tái)，被測(cè)主機(jī)操作系統(tǒng)3種之多。檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)設(shè)備協(xié)同方法動(dòng)態(tài)協(xié)同調(diào)用合適的跳轉(zhuǎn)機(jī)實(shí)現(xiàn)了對(duì)多個(gè)被測(cè)系統(tǒng)(和被測(cè)系統(tǒng)中的多個(gè)分系統(tǒng))的并行檢測(cè)，與傳統(tǒng)的檢測(cè)方法相比，改變了檢測(cè)工作模式，減少了人員消耗，提高了檢測(cè)效率。

圖5 2種方案的檢測(cè)任務(wù)執(zhí)行結(jié)果對(duì)比圖Fig.5 Comparison of results of executing test task through two test schemes

5 結(jié) 論

針對(duì)當(dāng)前航電系統(tǒng)并行檢測(cè)面臨的檢測(cè)設(shè)備與具體航電系統(tǒng)耦合、檢測(cè)過(guò)程與具體檢測(cè)設(shè)備耦合、檢測(cè)安全性要求高以及檢測(cè)任務(wù)繁重等問(wèn)題，本文給出一種適用于航電系統(tǒng)并行檢測(cè)的檢測(cè)過(guò)程與檢測(cè)設(shè)備解耦方法。

1)給出了一種檢測(cè)分層框架，支持檢測(cè)設(shè)備與被測(cè)航電系統(tǒng)解耦合，提高了檢測(cè)系統(tǒng)的通用性。通過(guò)這種分層框架也可保證檢測(cè)過(guò)程的安全性。

2)給出了設(shè)備協(xié)同語(yǔ)句及其設(shè)備協(xié)同機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了航電系統(tǒng)并行檢測(cè)中檢測(cè)過(guò)程與檢測(cè)設(shè)備解耦合，從而可以更好地支持多個(gè)航電系統(tǒng)并行檢測(cè)。

3)實(shí)際應(yīng)用和對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，本文方法的引入使得航電系統(tǒng)檢測(cè)工作模式改變，檢測(cè)人員消耗減少，檢測(cè)效率得到提高，同時(shí)也保證了檢測(cè)過(guò)程的安全性。