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1、并行计算算通信库库测试方方法研究究及实践践熊玉庆11 张云泉泉2（中科院院计算所所， 11000080， 北京）1 （中科院软件所， 100080， 北京）2 本文完成于中国科学院软件研究所并行软件研究开发中心，并得到国家863计划资助。摘要 并行计计算通信信库的测测试在并并行计算算系统中中起一个个极其重重要的作作用。一一般对通通信库的的测试都都是通过过设计一一些测试试程序对对库的各各个或几几个部分分分别单单独隔离离测试。但但是许多多库中的的错误是是这种隔隔离测试试方法测测不出来来的，只只有当库库的多个个部分以以某种复复杂的，有有机的方方式组合合运行时时才会暴暴露出来来。这种种复杂有有机的组组
2、合方式式，从设设计库的的测试角角度很难难形成。本本文提出出二个新新的测试试方法，这这二方法法是根据据通信库库结构的的分层特特性，利利用可移移植的上上层库的的测试程程序来测测试下层层库。上上层库的的测试程程序也可可看作是是下层库库的应用用程序，但但与一般般的下层层库应用用程序不不同，它它几乎覆覆盖了下下层库的的各个部部分，且且有机地地将它们们组合起起来，运运行时形形成某种种复杂的的形态，而而仅用下下层库的的测试程程序往往往达不到到这种形形态。这这样逃过过下层库库测试程程序的错错误就可可能暴露露出来。关键词 并行行计算，通通信库，测测试方法法，MPPI，BBLACCSStuddy aand Pra
3、actiice of Tesstinng AApprroacchessof CCommmuniicattionn Liibraariees ffor Parralllel CommputtinggXionng YYuqiing11 Zhaang Yunnquaan2(Thee innstiitutte oof CCompputiing Tecchnoologgy, Chiinesse AAcaddemyy off Sccienncess, 11000080, Beeijiing)1(Thee innstiitutte oof SSofttwarre, Chiinesse AAcaddemyy
4、off Sccienncess, 11000080, Beeijiing)2Absttracct Teestiing of commmunnicaatioon llibrrariies forr paaralllell coompuutinng hhas an impporttantt roole in parralllel commputtingg syysteems. Inn geenerral, teestiing of commmunnicaatioon llibrrariies is donne bby ssomee teesteers dessignned to tesst eev
5、erry oor sseveerall paartss off thhe llibrrariies sepparaatelly. Howweveer, manny eerroors of libbrarriess noot ttestted by thee seeparratee meethoods cann bee exxpossed wheen mmanyy paartss off liibraariees aare runnninng bby ccombbinaatioon oof tthemm inn teerm of a kkindd off coompllicaatedd annd
6、 oorgaanicc waays. Buut iit iis rrathher diffficcultt thhat thee coompllicaatedd annd oorgaanicc coombiinattionns rresuult froom tthe dessignn off liibraary tessterrs tthemmsellvess. TThiss paaperr prropoosess twwo nnew tesstinng aapprroacchess, wwhicch aare bassed on thee feeatuure of layyereed lli
7、brraryy arrchiiteccturres andd teestss loowerr liibraariees bby pporttablle ttestterss off uppperr liibraariees. Thee teesteers of uppper libbrarriess caan aalsoo bee reegarrdedd ass apppliicattionn prrogrramss off loowerr liibraariees, butt thhey aree diiffeerennt ffromm geenerral apppliccatiion pr
8、oograams of lowwer libbrarriess. TTheyy allmosst ccoveer vveryy paartss off loowerr liibraariees, commbinne tthemm orrgannicaallyy, aand forrm aa coompllicaatedd siituaatioon iin rrun timme, whiich cann noot bbe eeasiily obttainned onlly bby ttestterss off loowerr liibraariees. In thiis ccasee, tthe
9、 errrorss maay bbe eexpoosedd whhichh caan eescaape froom ttestterss off loowerr liibraariees.Keywwordds:paaralllell coompuutinng, commmunnicaatioon llibrraryy, ttesttingg appprooachh, MMPI, BLLACSS1 引言言并行计算算通信库库的测试试对并行行计算系系统至关关重要，因因为一个个正确的的通信库库是并行行计算系系统的基基础。对对通信库库的测试试，一般般是对库库的各个个或几个个部分分分别隔离离测试12。虽虽
10、然也有有所谓的的系统测测试，但但也往往往只是考考虑到有有限的方方面。然然而，库库中的许许多错误误是在多多个成分分以某种种有机的的方式组组合起来来相互作作用时才才暴露出出来，而而人们很很难从测测试角度度有意识识地构造造出这种种情形。本文根据据通信库库的结构构特性，提提出二个个新的测测试方法法。一般般地，通通信库结结构都是是分层的的。例如如，用于于线性代代数计算算的通信信库BLLACSS3 (BBasiic LLineear Alggebrra CCommmuniicattionn Suubprrogrramss) 是是建立在在MPII4和PVVM55等通通信库上上的，而而MPII的一个个实现MM
11、PICCH66又是是建立在在P47上上的。这这二个新新的测试试方法就就是利用用某平台台上正确确的上层层通信库库的可移移植测试试程序来来测试另另一平台台上的下下层通信信库。上上层通信信库测试试程序也也可看作作下层通通信库的的应用程程序，但但是由于于上层库库的实现现一般覆覆盖了下下层库的的各个部部分，上上层库的的测试程程序又覆覆盖了上上层库的的各个部部分。因因而与一一般的下下层库应应用程序序不同，上上层库的的测试程程序也覆覆盖了下下层库的的几乎所所有部分分，且将将它们有有机地组组合起来来，在运运行时，它它们形成成一种对对下层库库来说极极复杂的的情形。这这种复杂杂的情形形从下层层通信库库测试角角度很
12、难难人为地地构造出出来。在在这种情情形下，许许多下层层库测试试程序不不能测的的错误就就可能暴暴露出来来。本文以成成功地在在Hittachhi SSR22201和和曙光220000上运行行的，建建立在MMPI和和PVMM上的BBLACCS的测测试程序序来测试试其他并并行计算算系统（在在本文中中我们统统称它们们为X系统）上上已通过过MPII测试程程序测试试的MPPI系统统为例，证证明本文文提出的的测试方方法的可可行性。2 通信信库测试试新方法法原理测试方法法一：设设LC是是一个在在平台上上的要测测试的通通信库，UUC是建建立在LLC上的的可移植植通信库库（如图图1）。TTESTT_UCC是UCC的
13、一个个测试程程序，在在另一平平台上TTESTT_UCC成功地地通过对对UC的的测试。因因而在平平台上TTESTT_UCC的正确确性被确确保。为为了对上上的LCC库进行行测试，把把TESST_UUC在上运行行。由于于UC是是可移植植的，因因而如果果上的LLC是正正确的话话，TEEST_UC应应该与在在上一样样成功通通过；若若不能，则则应该可可以判定定是上的的LC或或其下层层库有错错误。 UC LC图1 通信库库UC的的结构（对对于方法法一）测试方法法一只能能确定LLC或其其下层库库有错误误。如果果需要准准确确定定错误位位置，则则可应用用下面的的测试方方法二。测试方法法二：设设LCaa和LCCb是
14、二个个在平台台上的要要测试的的通信库库，它们们是建立立在另一一较低层层通信库库LLCC上。UUC是建建立在LLCa和LCbb上的可可移植通通信库（如如图2）。TTESTT_UCC是UCC的一个个测试程程序，在在另一平平台上TTESTT_UCC成功地地通过对对UC的的测试。因因而在平平台上TTESTT_UCC的正确确性被确确保。为为了对上上的LCCa和LCCb库进行行测试，把把TESST_UUC在上运行行。由于于UC是是可移植植的，因因而如果果上的LLCa和LCbb是正确确的话，TTESTT_UC应该该与在上上一样成成功通过过；若不不能，则则若对建立立在LCCa上的UUC，TTESTT_UCC不
15、能通通过而对对建立在在LCbb上的UUC，TTESTT_UCC能通过过，则应应该可以以判定是是上的LLCa有错误误；若对建立立在LCCb上的UUC，TTESTT_UCC不能通通过而对对建立在在LCaa上的UUC，TTESTT_UCC能通过过，则应应该可以以判定是是上的LLCb有错误误；若都不能能通过，则则上LLLC有错错误的可可能性比比LCaa和LCCb都错的的可能性性大。 UCUCUCC LCb LCa LLC图2 通信库库UC的的结构（对对于方法法二）在上述二二个测试试方法中中UC的的可移植植性很关关键，否否则的话话，当TTESTT_UCC在上不能能通过时时，就不不能判定定是上的的LC（对对方法一一）或LLCa或LCCb或LLLC（对对方法二二）有错错误。因因为这时时候的错错误可能能是UCC不可移移植带来来的。测试方法法一比测测试方法法二简单单，快捷捷。但测测试方法法二可更更准确地地定位错错误。当当用测试试方法一一确定LLC或其其下层库库有错误误，但很很难确定定错误的的准确位位置时，可可用测试试方法二二。若满满足测试试方法二二中的条件件，则错错误出在在LC下下层库的的可能性性很大。这这时，可可将注意意力集中中在LCC的下层层库中进进行排
