Linux下SANE Driver自動化測試工具的設(shè)計與實現(xiàn)

翁省輝 ，喻武龍

（1.北京理工大學(xué) 珠海學(xué)院 計算機(jī)學(xué)院，廣東 珠海 519088；2.北京理工大學(xué) 珠海學(xué)院 信息學(xué)院，廣東 珠海 519088）

SANE（Scanner Access Now Easy）是一個應(yīng)用程序接口 API（Application Programming Interface）[1]，提供了對光柵圖像掃描硬件的標(biāo)準(zhǔn)訪問[2]。Linux對掃描儀的支持就是通過SANE實現(xiàn)的。SANE標(biāo)準(zhǔn)中將實現(xiàn)SANE接口的驅(qū)動程序稱為SANE Driver或者SANE后端程序；將調(diào)用SANE接口的應(yīng)用程序稱為SANE前端程序；將對掃描設(shè)備的各種控制抽象為SANE選項，resolution就是其中一個SANE選項。

對掃描儀驅(qū)動程序進(jìn)行測試主要包括功能測試和性能測試。功能測試主要指掃描質(zhì)量、圖像質(zhì)量是否滿足用戶需求；性能測試主要指掃描效率，也就是掃描一幅圖像所需的時間。嚴(yán)格地說，由于SANE前端程序與SANE后端程序均遵守SANE標(biāo)準(zhǔn)，任何一個SANE前端程序都可以用來測試SANE后端程序。但由于目前Linux下沒有專門的SANE Driver測試工具，通常測試人員將掃描應(yīng)用程序用于測試SANE Driver，而在Linux下常用 XSANE作為測試工具。XSANE應(yīng)用程序是基于GTK的sane圖像處理軟件，它可通過掃描儀和照相機(jī)等設(shè)備獲得圖像。

XSANE功能比較強(qiáng)大，但是由于其主要面向用戶應(yīng)用，作為測試工具則存在一些不足：（1）功能測試時效率低下，如果所要測試的選項數(shù)目比較多時，測試的工作量很大而且容易出錯，而其所支持的批次掃描生成腳本很復(fù)雜，而且腳本很難維護(hù)；（2）性能測試時不能自動計算掃描時間，手工計算工作量大且誤差也較大。此外，還存在一些其他問題：如不能顯示選項的詳細(xì)信息、不能動態(tài)更新可用的掃描設(shè)備以及不能選擇其他可用設(shè)備等。

針對以上問題，本文通過引用腳本技術(shù)[3]，采用一種高效的遍歷算法工具，有效地解決了上述問題。該工具能夠適用所有采用SANE標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動程序，且能夠自動遍歷所有的選項及其取值。用戶只需根據(jù)測試需要寫好測試腳本，該工具就可以根據(jù)腳本進(jìn)行多次掃描。因此可以較大程度地減少SANE Driver測試所需的人員及其時間。

1 整體架構(gòu)設(shè)計

針對XSANE用作測試工具存在的問題以及測試需求，通過如下設(shè)計能得到有效解決。將工具分成5個功能模塊：更新設(shè)備、列出選項、手動掃描、腳本掃描以及產(chǎn)生腳本。

（1）更新設(shè)備：支持用戶隨時更新設(shè)備列表。

（2）列出選項：可以列出SANE后端所定義的所有選項，且只顯示當(dāng)前設(shè)備所支持選項的相關(guān)信息，還可以根據(jù)用戶的選擇相應(yīng)地顯示SANE后端的版本號及一些設(shè)置沖突的警告信息。

（3）手動掃描：類似一般的前端程序，主要實現(xiàn)單次掃描，只顯示當(dāng)前設(shè)備所支持的選項及其取值。

（4）腳本掃描：是自動化測試的關(guān)鍵。能夠讀入一個腳本文件，然后對腳本中各選項的組合值進(jìn)行遍歷，每取到一個組合，便掃描一次。

（5）產(chǎn)生腳本：可以將當(dāng)前設(shè)備所支持的選項及其取值范圍記錄在腳本文檔中。該腳本相當(dāng)于一個腳本模板，以后的腳本可以只在此基礎(chǔ)上稍作修改即可。

2 工具的實現(xiàn)

基于以上架構(gòu)設(shè)計在Linux系統(tǒng)下用GTK+和C語言來實現(xiàn)整個工具。

為了更好地優(yōu)化門診服務(wù)管理，2015年，李紅副院長和林茜主任開始建立專責(zé)小組，采用信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場調(diào)查兩種方式追蹤醫(yī)生、患者行為，力圖發(fā)現(xiàn)門診管理的一些問題。

2.1 更新設(shè)備

在用戶掃描過程中，可能會有新的掃描設(shè)備打開，也可能現(xiàn)有的掃描設(shè)備關(guān)閉，因此，有必要讓用戶隨時知道可用的設(shè)備列表。其設(shè)計思路是：在選擇更新設(shè)備后，調(diào)用sane_get_devices來獲得可用的設(shè)備列表。實現(xiàn)時，為了允許用戶在更新設(shè)備時進(jìn)行其他操作，可將更新的操作放至一個新的線程中去實現(xiàn)。當(dāng)可用設(shè)備為0時，應(yīng)給用戶相應(yīng)的提示。

2.2 列出選項

根據(jù)測試需要，這里要求給出SANE后端的版本號，可用選項的詳細(xì)信息以及警告信息。關(guān)于版本號，SANE標(biāo)準(zhǔn)中給出了5個宏，該工具主要直接調(diào)用后面的3個宏：即 SANE_VERSION_MAJOR、SANE_VERSION_MINOR、SANE_VERSION_BUILD，分別獲得 SANE后端最大、最小以及編譯版本號。

對于選項的詳細(xì)信息，SANE標(biāo)準(zhǔn)中有一個專門用來描述的結(jié)構(gòu)即SANE_Option_Descriptor。調(diào)用SANE標(biāo)準(zhǔn)中的sane_get_option_descriptor后便會返回這個結(jié)構(gòu)體，記錄這個選項的詳細(xì)信息。

警告信息主要通過分析結(jié)構(gòu)體SANE_Option_Descriptor中的cap值。由SANE標(biāo)準(zhǔn)可知，當(dāng)SANE_CAP_SOFT_SELECT被設(shè)置時，SANE_CAP_SOFT_DETECT也會被設(shè)置，故 cap值不能為 5；SANE_CAP_SOFT_SELECT和SANE_CAP_HARD_SELECT不能同時被設(shè)置，故cap值不能為3。當(dāng)某一個選項的cap值不為3或5時，可認(rèn)為這個選項設(shè)置是正確的。

實現(xiàn)時，可以將版本信息、選項信息及警告信息分別寫至三個文件中，然后根據(jù)用戶的操作讀入相應(yīng)的文件。

2.3 手動掃描

一次完整的掃描過程包括兩個部分：配置設(shè)備和獲取圖像。配置設(shè)備主要通過sane_control_option來完成。sane_control_option可以用于獲取選項的當(dāng)前參數(shù)，也可以用于設(shè)置選項的參數(shù)。設(shè)置完參數(shù)后，先調(diào)用sane_start，然后一直調(diào)用sane_read讀圖像數(shù)據(jù)直至sane_read返回狀態(tài)為SANE_STATUS_EOF，最后不管讀圖像是否成功均要調(diào)用sane_cancel。

實現(xiàn)時，當(dāng)用戶選擇手動掃描后會創(chuàng)建一個新的線程去執(zhí)行，配置設(shè)備和獲取圖像均包含在新的線程中。每進(jìn)行一次用戶掃描，都會新建一個線程。同時為了方便測試人員，工具在手動掃描和后面的腳本掃描中均會記錄一些重要信息：如圖像的原始大小及實際獲得的大小、sane_start和sane_read的時間、一些操作的返回信息及圖片保存目錄和名字等。

2.4 腳本掃描

腳本掃描的流程是：首先檢查腳本的語法正確性，然后分析腳本，遍歷各個選項值的組合，每得到一個組合，便掃描一次，當(dāng)掃描完成時，再取下一組合掃描直至遍歷完所有的組合。

實現(xiàn)時，每掃描一次，均創(chuàng)建一個新線程，下一次掃描要等上一線程結(jié)束后才開始。

圖1 用戶掃描和腳本掃描的架構(gòu)圖

2.5 產(chǎn)生腳本

產(chǎn)生的腳本主要列出設(shè)備所支持的選項名字及其取值范圍，然后以特定的格式寫入腳本中[4]。由于結(jié)構(gòu)體SANE_Option_Descriptor中包括選項的各種信息，因此結(jié)構(gòu)體中的元素title可作為該選項的名字，而選項取值范圍可從結(jié)構(gòu)體中的聯(lián)合體constraint得到。實現(xiàn)時，應(yīng)允許用戶選擇保存路徑。

2.6 遍歷算法研究

在對SANE Driver測試時，一般會選中一些選項進(jìn)行全組合或部分組合進(jìn)行測試。以兩個選項為例：mode值為 Color和 Gray，resolution值為 75和 100， 測試時就用 Color 75、Color 100， Gray 75、 Gray 100四種組合掃描4次。xsane中的批次掃描采用了類似的方法，它將所要掃描的每種組合記錄在文本中，然后通過讀文本進(jìn)行掃描。當(dāng)掃描次數(shù)較多時，文本就非常冗長而且很難維護(hù)。

測試工具中采用的腳本使用了鍵值對的形式：

對于上面的腳本，通常會采用直接循環(huán)法：用下面一個結(jié)構(gòu)體：

來存儲每一種組合，用一個數(shù)組size保存各個選項值的個數(shù)。比如上例中，第一個選項mode有3個值，故size[0]=3；然后用一個數(shù)組index來存儲選項的當(dāng)前值，如mode第一個值為Color，則可表示為 index[0]=Color。假如只有mode和 resolution兩個選項，那么只需2個for循環(huán)即可遍歷選項的取值。其代碼如下：

本文介紹的算法思路簡單，容易理解。針對上例中的兩個選項，采用上述的方法可以很好地解決問題。但是上述的算法中有多少個選項就有多少個for循環(huán)，而且該方法只適用于選項個數(shù)一定的情況下。因為當(dāng)選項個數(shù)有變動時，都要增加或刪除相應(yīng)的for循環(huán)數(shù)。而現(xiàn)實中的腳本其選項的個數(shù)是不定的，因此上述的算法可擴(kuò)展性較差，不適合用于腳本掃描。但只要對上述算法稍作修改即可成為一種簡單高效的遍歷算法[5]。該算法的腳本仍采用鍵值對這種簡潔的腳本格式，并且可以很好地適應(yīng)選項個數(shù)或者選項值個數(shù)的變化。假設(shè)變量OPT_NUM代表選項的個數(shù)，其代碼如下：

3 測試工具對比

XSANE與自動化測試工具對比如表1所示。

表1 XSANE與自動化測試工具對比

本文以SANE標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，針對xsane存在的不足，結(jié)合測試需求，實現(xiàn)了SANE Driver自動化測試工具。實際應(yīng)用結(jié)果表明，與原有的測試工具相比，大大提高了測試效率，極大地減少了測試人員的工作量。

[1]SANE home page[DB/OL].http：//www.sane-project.org， 2001.

[2]張安清.基于SANE標(biāo)準(zhǔn)的光柵掃描設(shè)備應(yīng)用程序的開發(fā)[J].小型微型計算機(jī)系統(tǒng)，2001，22（10）：1216-1218.

[3]凌永發(fā)，張云生，郭秀萍.軟件自動化測試中的腳本技術(shù)[J].云南民族學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2002，11（1）：544-548.

[4]蔣云，趙佳寶.自動化測試腳本自動生成技術(shù)的研究[J].計算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2007，17（7）：4-7.

[5]《編程之美》小組.編程之美：微軟技術(shù)面試心得[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.