РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО МОДУЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СТРЕСС-ТЕСТИРОВАНИЯ ДЛЯ ВСТРАИВАЕМЫХ СИСТЕМ

АННОТАЦИЯ

Современные встраиваемые системы предъявляют все более высокие требования к надежности, стабильности и производительности. Однако они подвержены различным видам нагрузок и стрессовых ситуаций в ходе своей работы. Одним из ключевых аспектов обеспечения качества встраиваемых систем является тестирование, позволяющее выявить и исправить потенциальные проблемы перед вводом устройства в реальную эксплуатацию.

Нехватка долгосрочного тестирования с многократными повторениями тестов и перезагрузками является основной проблемой для разработки программного модуля с целью увеличения эффективности проверки надежности и стабильности работы встраиваемых систем.

В работе подробно освещаются такие аспекты, как: необходимые требования для выполнения поставленной задачи; компоненты программного модуля и их взаимодействие; разработка программного модуля автоматизированного стресс-тестирования для встраиваемых систем; полученные результаты.

В результате разработанный программный модуль автоматизированного стресс-тестирования ежедневно применяется в стендах проведения функционального контроля и долгосрочного стресс-тестирования отладочных модулей и устройств, применяется в стендах еженочного автоматизированного тестирования модулей и программного обеспечения с помощью бота непрерывной интеграции (CI), используется для тестирования и отладки устройств при разработке системного программного обеспечения (ядро Linux, драйвера устройств)

Ключевые слова: программный модуль, встраиваемая система, автоматизированное тестирование, стресс-тестирования, тест перезагрузок.

В настоящее время применение встраиваемых систем постоянно расширяется в различных отраслях: от промышленной автоматизации, телекоммуникаций и медицины до автомобильной электроники и IoT-устройств. В условиях растущей сложности таких систем и требований к их отказоустойчивости, надежности и безопасности, особое значение приобретает задача всестороннего тестирования, в частности стресс-тестирования, имитирующего реальные нагрузки и сбои.

Существующие инструменты тестирования, такие как PyTest, Selenium, LAVA, Fuego и UnitTest, предоставляют широкие возможности для функционального и модульного тестирования. Однако они не адаптированы для специфики стресс-испытаний во встраиваемых системах, особенно при необходимости длительных циклов тестов с управлением физическим питанием и перезагрузкой устройств, что критически важно для оценки устойчивости ПО и аппаратной платформы к сбоям.

Учитывая вышеизложенное, была выявлена необходимость разработки специализированного программного модуля автоматизированного стресс-тестирования, обладающего следующими ключевыми возможностями:

• Поддержка программных и аппаратных перезагрузок тестируемого устройства (через прямое управление реле питания);
• Долговременное выполнение циклических стресс-тестов с возможностью задания произвольных сценариев;
•  Автоматический сбор и анализ отчетов, включая форматы JUnit-XML и HTML;
•  Фиксация логов терминальных сессий как с управляющего компьютера, так и с тестируемого устройства;
•  Регистрация и классификация сбоев, с сохранением данных для последующего анализа причин;
•  Расчет ключевых метрик, таких как:
  
  • длительность тестовой сессии,
  • среднее время восстановления устройства после перезагрузки,
  • количество и процентное соотношение сбоев,
  • количество успешных и проваленных тестов по категориям,
  • распределение ошибок по временным интервалам и этапам загрузки.

В качестве языка разработки выбран Python, благодаря его богатой экосистеме библиотек (в частности, pytest, subprocess, pyserial и др.) и удобству интеграции с внешними устройствами. Средой разработки выступает Visual Studio Code, как легковесная, настраиваемая и широко применяемая IDE.

Проектируемый модуль ориентирован на расширяемость и интеграцию в существующие CI/CD-процессы, а также предусматривает возможность удаленного запуска тестов, что открывает перспективы для использования в распределенных командах и на этапах сертификационного тестирования.

Отличительные особенности предлагаемого решения:

• Поддержка управления аппаратными перезагрузками через внешнее реле (например, с использованием USB-управляемых реле или GPIO на отладочном модуле);
• Встроенный тайм-аут контроля зависаний;
• Конфигурируемый YAML/JSON-интерфейс для задания тестовых сценариев;
• Интеграция с системами визуализации результатов (например, Allure или Grafana при сохранении логов в формате Prometheus);
• Возможность масштабирования на кластер тестируемых устройств (с параллельным выполнением).

Таким образом, разработанный программный модуль нацелен на закрытие важной технологической ниши — автоматизированного стресс-тестирования с управлением перезагрузками и долгосрочным мониторингом поведения встраиваемых устройств. Его применение позволит существенно повысить стабильность, предсказуемость и качество ПО, разрабатываемого для критически важных применений.

Список литературы:

1. Розин М., Юсупов К., Камзалов А. Встраиваемые системы: основы программирования. СПб.: БХВ-Петербург, 2019. — 384 с.
2. Майерс Г.Дж. Искусство тестирования программ. М.: Вильямс, 2004. — 256 с.
3. Канер С., Фолк Д., Нгуен Х. Тестирование программного обеспечения. М.: ДМК Пресс, 2003. — 320 с.