物联网终端软件的质量保障理论、技术与实证研究

高质量的物联网终端软件是其成功应用的关键，但现有的质量保障机制无法有效解决物联网背景下终端软件复杂的并发执行模式与软件发布前无法全面测试的挑战。本项目旨在填补这些不足，有效解决软件质量保障的新问题。理论上，提出用形式语言描述程序执行模式、据之分解运行信息并量化为易于分析的数据集这样一套新思路来解决测试、验证、侦错除错的新挑战。技术上，针对软件复杂运行模式和过分简化的开发环境，提出在测试、验证、侦错除错等质量保障关键步骤有机地关联软件动态运行过程与静态源代码，消除开发人员的认知断层，从而有效地"防、测、除"故障；针对软件发布前无法全面测试的新挑战，提出"使用即测试"新观念，利用物联网特有的大量终端，让用户协助软件质量保障，并将软件测试、验证、侦错除错及更新等步骤有机地串联成一个提升软件质量的闭环。实证上，将基于流行平台把研究成果物化为开源工具，并以典型应用验证工具，保证研究成果的开放和实效。

项目针对物联网终端软件本身的特点和开发、运行环境的特殊性开展研究，在设计开发、测试、维护等软件整个生命周期的各个阶段切实帮助物联网软件开发者有效实现软件质量保障。..首先，终端软件并发执行模式复杂；其应用软件与操作系统耦合紧密，但操作系统又常常通过开发套件(SDK)将其内部实现抽象化，目前却缺乏有效的机制和相应的工具可在软件开发关键环节中有针对性地处理终端软件复杂并发模式，解决其动态运行过程与静态源代码的脱节，减轻人工测试、验证、侦错、除错负担，有效保障其软件质量。本项目针对终端软件开发、测试过程，建立一套软件测试、故障侦测与定位的新机制，以高效、方便实现开发过程的软件质量保障。 ..其次，物联网背景下终端软件架构更加复杂，其普遍可采用云计算这种新计算架构，利用远程数据中心强大的计算和存储能力，协同处理物联网收集、存储的海量信息数据，而现有的研究主要面对单机程序，对于“云-端融合”的云计算架构软件的软件质量保障研究还未透彻。项目针对该特性，在架构设计上和软件运行时的故障侦测、定位上实现软件质量提升。 ..第三，终端软件很大一部分是松散组织起来的协同开发，在现在已经形成主流的应用商店发布机制协助下，终端普遍可以通过不同开发方的多个软件协同完成某项功能；一方面，很多开发者作为个人贡献者，无条件在软件发布前大量测试；另一方面，各方软件耦合紧密，软件的工作环境无法在开发时准确预测。况且，物联网系统背景下终端硬件及工作环境多样化，软件面对开发时无法预料的硬件平台及恶劣工作环境。以上这些终端软件开发、运行环境上的特点使其在发布前无法经由全面的软件测试来保障软件质量，造成终端软件测试不全面却要保障其质量这样的矛盾。针对终端软件的维护，项目提出在运行时对软件行为进行验证、结果反馈，帮助开发人员形成“敏捷”实现智能侦错、除错这样一个保障和提升软件质量的“闭环”。..项目共完成论文16篇(包括14篇发表论文)，其中15篇的第一作者或通讯作者为项目参与人，9篇第一作者或通讯作者为项目主持人。包括IEEE汇刊两篇，SCI索引论文4篇，多篇论文获USENIX/ACM/IEEE会议接纳，申请专利1项，发布开源工具两套，部分成果成功应用于阿里巴巴云计算公司在线软件平台。参项研究生顺利博士毕业，并走上物联网科研、开发。项目依照计划完成。