指控裝備軟件運維保障知識庫研究

孫凌云， 孫 巖， 張雷生， 古 叢

(1． 裝甲兵工程學(xué)院科研部， 北京 100072； 2． 總裝政治部干部信息中心， 北京 100720； 3. 裝甲兵工程學(xué)院政治部， 北京 100072)

指控裝備軟件運維保障知識庫研究

孫凌云1， 孫 巖1， 張雷生2， 古 叢3

(1． 裝甲兵工程學(xué)院科研部， 北京 100072； 2． 總裝政治部干部信息中心， 北京 100720； 3. 裝甲兵工程學(xué)院政治部， 北京 100072)

為提高指控裝備軟件的搶修性，歸納了某型指控軟件的常見故障類型和故障通用處理流程。利用故障樹分析法和知識庫技術(shù)，設(shè)計并實現(xiàn)了一套指控軟件運維保障知識庫。測試結(jié)果表明：該知識庫能夠幫助保障人員和裝備使用者快速了解相關(guān)知識、解決常見故障，從而提高指控軟件運行穩(wěn)定性。

軟件保障；知識庫；故障處理；故障樹

目前部署到部隊的指控軟件功能復(fù)雜、維護困難，要求保障人員掌握大量的背景知識。由于現(xiàn)階段保障工作主要依托部隊專業(yè)技術(shù)人員和軟件承研廠家進行，因此軟件的搶修性，即軟件在緊急情況下(如戰(zhàn)時、執(zhí)行任務(wù))失效后，能夠迅速恢復(fù)并繼續(xù)執(zhí)行軟件功能的能力難以得到保證[1]。

事實上，盡管保障工作需要大量技術(shù)知識，但具體實施的操作可能非常簡單，完全可由一般技術(shù)人員甚至裝備使用者自行完成。軟件搶修性的提高依賴相關(guān)知識的積累和共享,指控裝備軟件運維保障知識庫對指控軟件常見故障類型和故障處理流程進行梳理，并收集整理相關(guān)基礎(chǔ)知識，為保障人員和裝備使用者了解指控系統(tǒng)、快速完成保障工作奠定了基礎(chǔ)。

1 指控軟件常見運維故障分類

指控軟件運維保障的首要工作是故障處理，其中由硬件問題導(dǎo)致的故障比較少，而軟件故障則發(fā)生得比較頻繁。根據(jù)產(chǎn)生原因，指控軟件常見運維故障可分為以下7類。

1) 安裝、配置故障。指控軟件安裝和配置比較復(fù)雜，對操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫以及各種參數(shù)有特定的要求，且各專業(yè)軟件配置方法也各有不同。若安裝或配置不正確，則軟件的運行或聯(lián)通經(jīng)常會出現(xiàn)問題。

2) 用戶誤操作。用戶在Windows平臺上運行指控軟件時一般具有管理員權(quán)限，如果誤刪除某些關(guān)鍵文件或誤暫停了某些服務(wù)進程，則很有可能導(dǎo)致客戶端指控軟件運行異?；驁箦e。

3) 用戶未按規(guī)定流程操作。某些軟件需要用戶按照指定的流程進行操作，若用戶因不了解流程而隨意進行操作，則可能出現(xiàn)某些功能受限或者錯誤提示。

4) 平臺自身異常。若支撐指控軟件運行的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、硬盤、內(nèi)存等出現(xiàn)異常，如服務(wù)無法啟動、硬盤無空間、內(nèi)存耗盡等，則上層的指控軟件大多也會出現(xiàn)錯誤。

5) 數(shù)據(jù)不完整。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的不完整會導(dǎo)致軟件某些功能受限，如：當(dāng)前部隊編制數(shù)據(jù)中缺少人員和裝備數(shù)量信息，軟件的戰(zhàn)損統(tǒng)計功能無法使用。

6) 病毒影響。被病毒感染的指控軟件運行緩慢或報錯；有的殺毒軟件會將被病毒感染的可執(zhí)行程序隔離或刪除，導(dǎo)致指控軟件無法運行。

7) 指控軟件本身的Bug。盡管經(jīng)過多次測試，但軟件仍可能存在隱含的Bug，這類故障一般在特定運行條件下出現(xiàn)，難以在軟件測評階段被發(fā)現(xiàn)[2]。

雖然指控軟件故障種類繁多，但其處理流程都是相似的：首先觀察故障現(xiàn)象，根據(jù)經(jīng)驗判斷可能的故障種類，并進行相關(guān)的測試操作，如查看程序日志、測試服務(wù)狀態(tài)等；然后根據(jù)測試結(jié)果，通過排除法找到正確的故障原因。這個過程往往要求保障人員經(jīng)過多次反復(fù)，只有充分利用前期積累的經(jīng)驗，才能找到真正故障原因。

由此可以看出：針對指控軟件在使用過程中可能發(fā)生多種故障，保障人員只有全面了解底層平臺和指控軟件的大量背景知識，積累掌握豐富的故障處理經(jīng)驗，才能快速定位故障并進行排除。

2 運維保障知識庫設(shè)計

針對指控軟件保障中涉及到的各方面知識，使用知識庫進行管理是非常有效的方法。知識庫是針對某一領(lǐng)域問題求解的需要，采用某種(或若干)知識表示方式在計算機中存儲、組織、管理和使用的互相聯(lián)系的知識片集合。目前，知識庫被廣泛應(yīng)用于各種專家系統(tǒng)和故障診斷系統(tǒng)中[3-6]。隨著知識庫理論研究的深入，知識庫概念已逐步擴散到工程應(yīng)用、計算機科學(xué)、圖書情報、企業(yè)管理與教育科學(xué)等多個領(lǐng)域[7]。

2.1 系統(tǒng)組成

指控軟件在部署后的運行保障和維護保障是軟件保障的重點[8]；除此之外，軟件的基礎(chǔ)原理也是保障人員不可或缺的知識。因此，運維保障知識庫包括故障處理、日常維護和基礎(chǔ)原理3個功能模塊，以及字典庫和用戶界面模塊，系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1 運維保障知識庫系統(tǒng)組成

故障處理模塊是整個運維保障知識庫系統(tǒng)中的重點模塊，主要對故障處理知識進行管理。其中：故障基本信息收集了故障名稱、類型、文字描述、圖示、嚴重級別等信息；解決方法則詳細記錄了針對某個故障具體的處理方法、原理知識、演示抓圖甚至操作視頻等；故障分解針對復(fù)雜故障進行分解，以降低故障處理難度；故障統(tǒng)計主要對故障情況進行時間或頻率等各方面的統(tǒng)計，便于用戶快速找到最近發(fā)生或最頻繁發(fā)生的故障。

日常維護模塊主要對軟件安裝部署知識、系統(tǒng)備份和恢復(fù)知識、系統(tǒng)優(yōu)化方法進行管理；另外，針對部隊指戰(zhàn)員在使用過程中發(fā)現(xiàn)的改進意見和建議進行收集整理，從而反饋給工業(yè)部門對軟件進行升級完善。

基礎(chǔ)原理模塊主要管理指控軟件運行的底層平臺知識、指控軟件信息以及系統(tǒng)原理等背景知識，這些知識是軟件保障人員進行故障處理和日常維護的基礎(chǔ)。

字典庫模塊主要對系統(tǒng)中各模塊公用的信息進行統(tǒng)一管理。用戶界面模塊主要針對系統(tǒng)不同的用戶，如部隊專業(yè)技術(shù)人員、廠家技術(shù)人員或者指控裝備的實際操作人員，提供不同的權(quán)限和操作界面。

2.2 故障樹分析

無論是硬件系統(tǒng)還是軟件系統(tǒng)，故障之間的因果關(guān)系都比較復(fù)雜，高層故障可能是由一個或多個底層故障引起的；而一個底層故障可能導(dǎo)致其他多個故障出現(xiàn)。

在對故障進行分析時，采用故障樹分析方法對復(fù)雜故障進行分解是目前普遍采用的處理方法[9]。例如：在指控軟件中格式化報文發(fā)送失敗是常見的故障，導(dǎo)致其發(fā)生的子故障可能有名錄故障、數(shù)據(jù)庫故障、分發(fā)服務(wù)異?；蛘邆鬏敼收稀τ诟鱾€子故障，有的還可以繼續(xù)進行分解，直到分解為簡單的、可以直接解決的葉子故障(本文稱為元故障)為止。圖2的故障樹展示了導(dǎo)致報文發(fā)送失敗的所有子故障。

圖2 報文發(fā)送失敗故障樹

在實際工作中，保障人員在解決故障時，也是按照故障樹分析法對高層故障進行分解，以降低故障診斷的難度，從而找出最終的解決方法。因此，故障樹是保障人員故障處理經(jīng)驗的總結(jié)，是重要的保障知識。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)與測試

3.1 總體實現(xiàn)

運維保障知識庫在Windows平臺上通過VC++和Sqlite數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)。Sqlite數(shù)據(jù)庫靈活小巧，無需安裝和配置，以文件的形式存儲數(shù)據(jù)，便于知識庫的運行和傳遞[10]。

針對不同用戶，系統(tǒng)設(shè)計了管理員和普通用戶2種權(quán)限：普通用戶通常進行查詢和上報故障操作；管理員可以對知識進行添加、刪除或更新，以及按照指定的條件對知識庫數(shù)據(jù)進行切分、導(dǎo)出和導(dǎo)入。

3.2 重點模塊實現(xiàn)

3.2.1 故障處理知識的存儲

故障處理知識的存儲和管理是運維保障知識庫的重點功能。對于故障信息的存儲,首先利用故障樹對復(fù)雜故障進行分解，將故障基本信息、故障分解關(guān)系以及解決方法進行存儲。其中，故障信息和解決方法需要存儲典型的圖示文件、詳細說明文檔甚至演示視頻，這些內(nèi)容以附件的形式存儲在數(shù)據(jù)表中。具體實現(xiàn)過程中需要使用多個數(shù)據(jù)表，其中關(guān)鍵的數(shù)據(jù)表如圖3所示。

圖3 故障信息存儲使用的部分數(shù)據(jù)表

3.2.2 故障處理方法的查詢

根據(jù)已知的故障信息和故障分解關(guān)系，軟件保障知識庫不僅可以對軟件故障進行分解和存儲，羅列出所有可能的子故障；還可以根據(jù)故障處理已有的經(jīng)驗，直接給出最近發(fā)生或最常發(fā)生的故障原因。故障查詢過程按照保障人員常用的故障處理流程進行，如圖4所示。

圖4 故障查詢過程

3.2.3 背景保障知識的存儲

運維保障知識庫需要對指控軟件的維護性知識和原理性知識進行存儲，這些背景知識主要表現(xiàn)為較完整的文檔或文字描述，如用戶手冊、程序員手冊、軟件幫助以及保障人員收集的其他技術(shù)文檔等。對此類知識的存儲可以利用數(shù)據(jù)表進行保存和管理，相關(guān)的數(shù)據(jù)表如圖5所示。

圖5 背景保障知識存儲使用的數(shù)據(jù)表

3.3 測試案例

運維保障知識庫目前存儲了針對陸軍某信息系統(tǒng)指控軟件的大量保障知識，根據(jù)保障人員多年實際經(jīng)驗，積累了合成指揮、通信、電子對抗、后裝保障、偵察情報等多兵種專業(yè)的故障解決知識，以及軟件的調(diào)試方法、安裝配置要點、操作手冊等。

為了檢測運維保障知識庫的功能，選擇了3位技術(shù)人員進行測試，他們具有一定的計算機技術(shù)基礎(chǔ)，初步了解指控軟件使用方法，沒有參與過軟件保障。測試故障選擇了該指控系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)的5種軟件故障，在測試過程中通過人為模擬實際情況進行故障設(shè)置，測試結(jié)果如圖6所示。

圖6 測試結(jié)果

當(dāng)測試的軟件故障發(fā)生時，3位測試人員在不知道相關(guān)保障知識的條件下全部無法自行解決。在使用保障知識庫進行查詢后，針對各測試故障，處理時間可縮短至0.5 h之內(nèi)。

從測試結(jié)果可以看出：運維保障知識庫能夠幫助技術(shù)人員在短時間內(nèi)解決常見軟件故障，有效地提高了指控軟件的穩(wěn)定性，并能夠為部隊快速培養(yǎng)壯大保障力量提供支持。

4 結(jié)論

本文利用故障樹分析法和知識庫技術(shù)對指控軟件運維保障的各類知識進行管理，促進了知識的積累和傳播，可以幫助軟件保障人員快速掌握前人的保障經(jīng)驗、迅速解決軟件故障，幫助裝備使用者掌握日常維護工作、了解軟件原理、減少誤操作導(dǎo)致的故障。目前，本運維保障知識庫在某指控軟件的系統(tǒng)安裝、作業(yè)培訓(xùn)以及綜合演練活動中進行了實際的應(yīng)用，并取得了很好的應(yīng)用效果。

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(責(zé)任編輯:尚彩娟)

Research on Knowledge Base of Software Support for Command and Control Equipment

SUN Ling-yun1, SUN Yan1, ZHANG Lei-sheng2, GU Cong3

(1. Department of Science Research, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China; 2. Cadre Information Center of Political Department, General Armament Department, Beijing 100720, China; 3. Department of Politics, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China)

In order to improve the rush repair of software on command and control equipment, this paper induces the common fault types and fault treatment process of certain command and control software. Using the fault tree analysis and knowledge base technology, the paper designs and realizes a knowledge base of software support for command and control equipment. Test shows that this knowledge base can help maintenance staff and equipment users to understand background knowledge quickly and solve the common faults easily. Thus the stability of the command and control software improves greatly.

software support; knowledge base; fault treatment; fault tree

1672-1497(2015)04-0089-04

2015-03-16

孫凌云(1979-)，女，講師，碩士。

TP182

A

10.3969/j.issn.1672-1497.2015.04.018