基于ＴＥＡＭＳ的军用加固 服务器测试性仿真技术与应用研究 杨影唐海英 （中国电子科技集团公司第三十二研究所，上海２０１８０１） 摘要：本文首先对测试性仿真技术进行了简单介绍，之后详细阐述了基于ＴＥＡＭＳ的测试性建模仿真方法，最后举例验证了该方法的可 行性和有效性。实例证明，基于ＴＥＡＭｓ的测试性仿真技术不仅建模简单、便捷，而且可以在军用加固服务器的设计早期定量地给出其测试 性评价结果；同时还可以发现产品测试性设计上的薄弱环节，为产品的设计改进提供建议。 关键词：测试性；仿真；ＴＥＡＭＳ 中图分类号：ＴＰ３９１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７．９４１６（２０１７）０４．００６８￣２ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｆｉｒｓｄｙ ｉｔ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ Ｔｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｉｍｐｌｙ，ｔｈｅｎ ｅｌａｂｏｒａｔｅｓ ｔｈｅ ｔｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＴＥＡＭＳ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ，ｆｉｎａｌｌｙ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｖａｌｉｄｉｔｙ ｏｆｔｈｅ ａｐｐｒｏａｃｈ ａｒｅ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ ｗｉｈ ｔａｎ ｅｘａｍｐｌｅ．ｋ ｃａｎ ｂｅ ｓｅｅｎ ｔｈａｔ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｉｓ ｓｉｍｐｌｅ ｎｄ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ，ｂｕｔａ ｈｅ ｔｐｒｏｄｕｃｔ’Ｓ ｔｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｌｅｖｅｌ ｃａｎ ａｌｓｏ ｂｅ ｇｉｖｅｎ ｉｎ ｑｕａｎｔｉｉｃａｔｉｏｎ ａｔ ｆｔｈｅ ｅａｒｌｙ ａｇｅ ｏｆｓｙｓｔｅｍ＇ｓ＆ｓｉｇｎ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｎ＇ｌｅ ｔｉｍｅ，ｉｔ ｃａｎ ￣ｓｃｏｖｅｒ ｔｈｅ ｗｅａｋｎｅｓｓ，ｗｈｉｃｈ ｇｉｖｅｓ ｈｅｌｐ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔ’Ｓ ｔｅｓｔａｂｉｉｌｔｙ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｔｅｓｔａｂｉｌｉｙ，ｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ＴＥＡＭＳ 测试性仿真作为一种测试性评价方法，其目标是为了促进 装备在研制阶段的测试性设计工作深入、有效地开展，确保其测 试性要求得到全面落实。同时发现测试性设计分析工作中存在 的问题，为改进产品测试性设计分析工作，提高其测试性设计水 平提供依据。 构的故障依赖性、层次化模型。通过静态分析和测试性分析，得出故 障检测和故障隔离指标、故障模糊组情况、不可检测故障指标信息、 冗余测试等指标信息。另外，ＴＥＡＭＳ还可提供ＦＭＥＣＡ、可靠性预 计、测试策略等维修报告或数据。 ３ ＴＥＡＭＳ建模流程 利用ＴＥＡＭＳ进行测试性建模的主要流程如下： １概述 １．１测试性仿真技术简介 （１）资料收集；进行测试陛建模前，首先要进行相关信息的收集， 如 在产品设计研制过程中，为了确认测试性设计与分析的正确 主要包括所建模型系统的、分系统的、其它各个层次的可用信息，性、识别设计缺陷、检查研制的产品是否完全实现了测试性设计要 图表Ｓｃｈｅｍａ￣ｃｓ、系统设计信息、操作理论、维护手册、仿真模拟数 求，需要进行测试性验证与评价。当前开展测试ｌ生评价的方法有测 据，现有的ＴＰＳ信息等。 试性验证试验技术、数据评估方法以及测试性仿真。对比这三种方 （２）创建结构化的系统模型，描述系统的层次；进行复杂系统的 法可知，测试Ｉ生仿真评价技术具有实施早、时效洼好、所需软硬件资 多信号流建模，首先必须对其系统按照功能和结构进行合理的划 源少等优点。因此，测试性仿真技术越来越得到广泛地应用。 分，使其由数量有限的几个可更换单元组合构成。从而简化测试点 １．２测试性仿真工具 的选择与测试诊断策略确定的过程。通常在ＴＥＡＭＳ软件中，系统的 具有代表性的测试性工具有美国ＤＳＩ公司的故障诊断软件 层次化模型支持Ｓｙｓｔｅｍ、Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ、ＬＲＵ、ＳＲＵ、Ｍｏｄｕｉｅ、 （ｅＸｐｒｅｓｓ）和ＯＳＩ公司的测试性工程和维护系统（ＴＥＡＭＳ）。鉴于 Ｓｕｂｍｏｄｕｌｅ、Ｃｏｍｐｏｎｅｔ￣Ｆａｉｌｕｒｅ８个层次，用户可以根据需求，对同 ＴＥＡＭＳ相对于ｅｘｐｒｅｓｓ更直观，相对于国内软件功能更完善故本文 采用此软件对加固服务器进行测试『生仿真。同￣＇ＴＥＡＭＳ软件主要 一个模型的不同层次进行灵活的分析和评估。 （３）添加模块／故障模式；故障模式的信息可从ＦＭＥＣＡ数据 面向国防、航空航天、船舶舰艇、医疗器械、核工业、汽车及民用电子 或已收集的故障模式库中得到。ＴＥＡＭＳ中的模块既可以表示 等行业，它为用户提供先进、高质量的测试性、维修性、安全性、系统 为功能故障，也可以表示物理故障模式。物理故障是描述组件的 健康管理方案。 ２ ＴＥＡＭＳ工作原理 损坏。功能故障是描述物理故障产生的影响。当两种或者两种以 上的物理故障导致一个功能故障时，推荐建立功能故障，一个物 理故障仅仅导致一种功能故障，可以建立物理故障也可建立功 ＴＥＡＭＳ采用多信号流建模方法，基于模型化的推理，实现测试 能故障。 性分析与评估、实时诊断、外场维修及远程监控与维护。多信号建模 （４）在模块间添加故障传播关系；模块功能传播链接就是按照功 方法简便、直观、有效、实用性强，它通过获取设计数据（如原理结构、 能流把模型中分离的模块有机地连接起来，即根据诊断功能分解描 规格等）和产品的说明资料（如使用、维修说明等）建立直观的基于结 述表格“功能流程”列表描述的内容进行模块连接。用户可以在 收稿日期：２０１７—０２—１４ 作者简介：杨影（１９８３—１），女，安徽蚌埠人，硕士研究生，工程师，研究方向：测试性建模与仿真；唐海英（１９６７—），女，上海嘉定人，本科，助理工程 师，研究方向：可靠性分析与设计。 ！羲字拉术 卜ｒ 五 应用研究 图１加固服务器测试性模型 旃 ｜ －。 曲嚣Ｉ黛 ｜ｌ 鹣 谪 巷 韵州 撕ｅｗ ｜坤 。 － 口 图２加固服务器的测试性仿真分析结果 ＴＥＡＭＳ界面内，点击“ ：”图标按钮，通过模块输入／输出口进行模 析，可以不添加影响点。 块间连接。 （６）为测试添￣／Ｈｆｕｎｃｔｉｏｎ名称：测试点功能添加：在ＴＥＡＭＳ软件 （５）为模块添加测试点、测试和影响点；测试可分为三类：ＢＩＴ、 中，测试不能单独存在，必须属于某个测试点。ＴＥＡＭＳ测试点指的 ＰＭＡ和ＮＴ。如果测试属于已实现的ＢＩＴ／ＢＩＴＥ，则标识ＢＩＴ；如果属 是系统中执行测试的抽象位置，每个测试点可能包括一个或多个测 于可以通过外部接口由外部接口实现的测试，则标识ＰＭＡ；如果属 试，每个测试可同时判定多个诊断功能，要求先按位置进行汇总，然 于没有预留接口、不经过测试性改进不能实现的测试，则标识ＮＴ；影 后对每个位置按功能进行分类。 ……响点是进行ＦＭＥＣＡ的时候添加的．如果仅仅进行测试性设计和分 下转第７ ｌ页 （ ６９ Ｊ 应用研究 方式，有效容量１６５ＴＢ。（３）网络现状。采用大二层网络，合设接人层于 核心层网络交换机，直接与计算和存储资源连接，核心网络汇聚接 入网络，与外部网络连接。供部署２台汇聚交换机、２台防火墙、２台负 载均衡器，提供到内网的接人能力，安全隔离区通过双层异构防火 墙后，同时提供到公网接入能力。（４）安全现状。由网络安全、软件安 全（虚拟化软件漏洞，虚拟化ＨＡ等）、管理安全等多层次的安全功能 构成。（５）管理系统现状。负责对资源池的计算、存储、网络等各类资 源进行管理，并通过管理接口，与上层的统一资源管理平台对接。 展的前提下，建议维持大二层网络，合设接人层于核 层网络交换 机方式。在核心交换机不能支持扩容及资源池未来托找的情况下， 需要引入接入交换机，对资源池在物理层进行集群划分。 ４．３资源池集群分区 根据云计算资源池的根据承载业务类型，为实现资源合理、精 确配置，有效保护投资，保障核心业务安全稳定运行，资源快速提 供。同时大幅提升资源利用率，简化管理，实现资源池精细化运营， 建议对资源池进行集群划分，分为、核心业务区、非核心业务区、边 缘业务区等。不同业务区域在资源部署时对计算、存储配置有所区 分，如核心业务区采用高性能设备，非核心业务区可考虑相对中低 端设备。多种模板灵活组合，提供多样化、差异性资源，快速支撑应 用需求。 ４．４集中备份 随着云已成为资源的基础和主要配置手段，核心业务大量入 云，管理和运维安全不能忽视，安全是云中之重。通过镜像保护、快 照等多种差异化备份方案，保证关键数据的备份和恢复，降低管理 难度，同时提升数据恢复速度，防止灾难情况下的数据丢失。对数据 库系统，建议采用“镜像保护＋快照＋集中备份 方式，对核心系统及 单节点应用，建议采用镜像保护方式。 ３云资源池扩窖需求 在资源池扩容中，采用按照虚拟机需求，或处理能力、存储容量 需求方式，对各使用部门进行需求调研，再将汇总后的需求转换为 建设能力。由于资源池具有弹性扩容及快速能力提供的有点，同时 为避免建设规模偏大，建议在对需求部门调研时，由原来满足未来 年峰值需求，改为满足未来三个月峰值需求。 一４云资源池建设方案 ４．１计算及存储扩容 按照虚拟机数量统计的建设需求，按照内存１：１的方式，换 算成物理机数量进行扩容，存储容量上，建议单台虚拟机按照 ５００Ｇ存储容量考虑。采用ＴＰＣＣ处理能力方式统计的需求，按照 单ＣＰＵ处理能力，计算出扩容服务器数量，其中ＣＰＵ内核于内存 配比建议在ｌ：８以上。存储扩容规模部分，按照需求的裸容量，再 考虑ＲＡＩＤ方式后进行扩容。入ＦＣ ＳＡＮ交换机有剩余端口可供 利旧，且扩容容量较低，建议维持ＦＣ ＳＡＮ架构，新增磁盘阵列 用于资源池存储扩容。在ＦＣ ＳＡＮ网络已趋饱和，扩容将导致架 构调整的情况下，由于架构调整复杂，且不利于技术演进，建议 在资源池引入分布式存储。 ４．２网络扩容方案 在核心交换机可端口满足新增服务器扩容，以及未来资源池拓 ５结语 在资源池建设及扩容方案中，应加强前后端协同及统筹规划， 提高资源池安全性，统筹考虑资源布局、科学评估能力需求，加强灾 备 资源预警等建设。基于不同硬件性能，按业务类型进行分区，核 心业务区配置高端Ｘ８６服务器物理机、虚拟机，以物理服务器为主， 非核心业务区以虚拟计算资源为主，边缘业务区配置中低端Ｘ８６物 理服务器。同时，应做好资源的跨区调度，加强网络虚拟化、大二层 方案等引入，以支撑资源短期跨区调度，规避资源枯竭及使用不均 衡风险。 析，静态测试ｌ生分析的结果是定性的，在系统设计阶段，可以利用此 信息，减少繁琐的设计（如去除冗余测试），或 增加测试点，打断模糊组，提高系统的测试性水平，在系统已经 根据所建立的多信号模型，ＴＥＡＭＳ可以针对系统进行静态分 成型的阶段，可以得到目前系统测试性水平不高的原因所在，同时 析和测试性分析。静态分析的输出是对测试信息的反馈，反馈信息 为以后型号系统测试性设计提供帮助。 有未检测的故障，模糊组，冗余测试，假故障和隐藏故障，反馈回路 及打断反馈回路的建议。通过对用户定义的对象函数进行优化，测 参考文献 试隍分析将生成优化的测试顺序，即诊断树（或策略树）。诊断树中的 ［１］石君友，张鑫，邹天刚．多信号建模与诊断策略设计技术应用［Ｊ］．系 下一个测试的选择是基于前一个测试的结果。采用信息论和启发式 统工程与电子技术。２０１ ｌｌ３３（４）：８１ １－８１５． 函数，自顶向下搜索，生成ＴＥＡＭＳ诊断策略。 ［２］ＧＪＢ２５４７—１９９５。装备测试性大纲ＩＳ］． ［３］石君友．测试性设计分析与验证［Ｈ］．北京：国防工业出版社。２０１１． ５实例分析 ［４３胡泊，常少莉．基于ＴＥＡＭＳ的测试性仿真技术与应用研究 ］．计算 根据以上建模方法利用Ⅱ Ｍ 对加固服务器进行测试性 机测量与控制，２０１３。２１（６）：１４３４－１４３６． 建模，并通过仿真分析来评价其测试性水平。该模型主要由电源模 ［５］张玲．航空电子综合化设备测试性设计［Ｊ］．电讯技术。２００２，５３（４）： 块（３４－）、ＣＰＵ模块（５个）、交换模块、电源灯板、风控板、接口板（５个）、 ５２－５５． 网络灯板等７部分组成。本设备测试性定量指标要求为：￣Ｎｇ９５％， ［６］李英勇．复杂电子系统测试性设计建模及分析方法［Ｊ］．计算科学 隔离率８５％（隔离到单模块）。其模型如图１所示。 与技术。２０１ ３。３１：９５－９９． 通过Ｓｔａｔｉｃ Ａｎａ１ｙｓｉｓ分析的结果如图２所示，加固服务器的测 ［７］王忠，胡泊．基于ＴＥＡＭＳ的电子系统测试性仿真技术与应用研究 试性仿真分析的故障检测率为９６．３５％，故障隔离率为９９．９４０／０（隔离 ［Ｊ］．计算科学与技术。２０１ ２，３Ｏ（４）：（９一ｌ ４）． 到单个模块），满足该系统测试性指标要求。 ……上接第６９页 ４测试性模型分析 ６结语 利用ＴＥ 对加固服务器设备进行了测试『生建模仿真分 ⑧
