代理辅助多任务进化优化引导的MPI程序路径覆盖测试用例生成
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作者:
作者单位:

1.青岛科技大学 信息科学技术学院;2.南京航空航天大学 计算机科学与技术学院;3.青岛科技大学 自动化与电子工程学院;4.中国矿业大学 数学学院

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通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

国家自然科学基金 (62302502); 中国博士后科学基金(2022M713368); 江苏省卓越博士后计划(2022ZB528); 中央高校基本科研业务费专项资金资助(2023QN1073)


Test case generation for path coverage of MPI program guided by surrogate-assisted multi-task evolutionary optimization
Author:
Affiliation:

School of of Information Science and Technology, Qingdao University of Science and Technology

Fund Project:

National Natural Science Foundation of China (Grant No. 62302502), China Postdoctoral Science Foundation (Grant No. 2022M713368), Jiangsu Funding Program for Excellent Postdoctoral Talent (Grant No. 2022ZB528), and the Fundamental Research Funds for the Central Universities (Grant No. 2023QN1073).

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    摘要:

    基于进化优化的消息传递接口(Message-Passing Interface, MPI)程序路径覆盖测试中,进化个体适应值的评价需要反复执行MPI程序,而程序的重复执行往往需要高昂的计算成本。鉴于此,本文提出一种代理辅助多任务进化优化引导的MPI程序路径覆盖测试用例生成方法,该方法能够显著约减MPI程序的实际执行次数,进而提高测试效率。首先,面向MPI程序目标路径内每条目标子路径,训练相应的代理模型;然后,基于对应每条目标子路径的代理模型,估计相应测试用例生成优化任务中进化个体的适应值,并形成候选测试用例集;最后,基于候选测试用例集及其面向每条目标子路径的真实适应值,更新对应每条目标子路径的代理模型。将所提方法应用于7个基准MPI程序的基本路径覆盖测试中,并与其它若干先进方法比较。实验结果表明,所提方法能够在确保测试用例生成高有效性的前提下,显著提高测试效率。

    Abstract:

    During the path coverage testing of a Message Passing Interface (MPI) program based on evolutionary optimization, the fitness of evolutionary individuals needs to be evaluated by repeatedly executing the MPI program. However, the repeated execution of an MPI program often requires high computational costs. In view of this, this paper proposes an approach to test case generation for path coverage of MPI program guided by surrogate-assisted multi-task evolutionary optimization, which can significantly reduce the real execution times of the MPI program, thereby improving testing efficiency. Firstly, a surrogate model is trained for each target sub-path in a target path of the MPI program. Then, we estimate the fitness of evolutionary individuals using the surrogate model corresponding to each target sub-path, and form a candidate test case set. Finally, the surrogate model is updated based on the candidate test case set and its real fitness for each target sub-path. We employ the proposed approach to the basis path coverage testing of seven benchmark MPI programs, and compare it with several state-of-art approaches. The experimental results show that the proposed approach can significantly improve testing efficiency, and ensure high effectiveness in generating test cases.

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  • 收稿日期:2023-11-09
  • 最后修改日期:2024-03-09
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