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TestStand中混合并行测试系统的设计 - Part I
主要软件: TestStand
主要软件版本: 2012
主要软件修正版本: N/A
次要软件: LabVIEW Development Systems>>LabVIEW Professional Development System
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问题:
NI TestStand做为测试管理软件，提供现成即用的、完全可自定义的测试执行管理环境，用于管理、控制并运行您的测试序列。通过TestStand可以管理几乎所有编程环境开发的程序代码，包括NI LabVIEW、NI LabWindows/CVI、VB和VC++。另外它还可以运行编译成DLL (动态连接库) 的测试代码、ActiveX服务器或EXE。
TestStand的一大特点是它可以实现并行测试。使用TestStand自带的并行测试模型Parallel Process Model和Batch Process Model很容易就可以实现多个待测件（UUT）的并行执行，缩短测试时间，大大提高产线的测试效率和产能。为了完成多个UUT的测量，需要给UUT配置相应的测试硬件设备。硬件设备的配置有三种情况：
1）所有UUT拥有各自独立的测试设备：在条件允许的情况下，可以给每个UUT都配置独立的测试设备，这样每个UUT都可以单独进行测试，它们是完全并行的；
2）所有UUT都共享同一套测试设备：有些测试设备非常昂贵，一般会采取多个UUT共享同一套设备的方式，而通过开关进行切换。采用并行测试架构，尽量使昂贵的测试设备处于运转状态，减少设备闲置时间，提高测试效率；
3）在实现应用中，很多情况是这样子的：在整套系统中，共享其中昂贵的设备，而其它测试项用到的测试设备，是可以给每个UUT独立配置的。这样一种混合的模式，该如何来执行并行测试，实现效率的最优化呢？
解答:
这篇文档将分为两部分：
Part 1：TestStand中并行测试基础
在引入混合模式并行测试之前，我们先介绍TestStand中的并行测试的基础。细心的可能会发现，在TestStand的很多地方都有并行设置的途径：
1. 使用Sequence Call Step调用subsequence时，在其属性配置窗口的Module页的Execution Options栏中，可以选择subsequence在新的线程中运行（Use New Execution）或在新的执行中运行（Use New Execution）。
图1. Sequence Call Step配置窗口
开辟一个新的线程或新的执行，无论是哪一种情况，都可以实现subsequence和其调用方并行执行。这两者有什么区别呢，请参考链接：When to Run a Sequence in a New Execution versus in a New Thread。当Subsequence在一个新的执行中运行，TestStand将给subsequence创建一个全新的执行对象（Execution Object），新的执行对象可以包含多个线程，并拥有独立的执行窗口（Execution Window）、报表对象（Report Object）等等。当subsequence在新的线程中运行时，TestStand只是在当前执行对象（Current Execution Object）中添加了一个新的线程，新的线程不具有执行窗口和报表对象。图2表明了TestStand中多线程的层次关系。
图2. TestStand多线程层次关系图
那么什么时候选择新建一个线程，而什么时候选择新建一个执行？如果我们希望subsequence能在一个型的Process Model中运行、如果希望subsequence拥有独立的执行窗口和报表对象、如果希望subsequence拥有足够的独立性（即当调用方Sequence由于某种原因挂起时，subsequence仍能正常执行），那么请选择新建一个执行。
2. 从TestStand 2.0开始，TestStand中自带两个并行测试的Process Model，分别是Parallel Process Model和Batch Process Model。使用其中任意一个Process Model，就可以进行并行测试了！这里解释一下Process Model（what is a Process Model?）：Process Model简单来说就是一个Sequence文件，它定义了一系列通用的操作（称之为Callback），包括识别UUT、主测试序列、产生报表、数据记录等等。以图3为例，假如Process Model包括PreUUT，MainSequence，和PostUUT三个通用操作。当我们新建了一个Sequence文件（即相当于Process Model的客户端）并且采用了该Process Model，Sequence文件将按照Process Model定义好的方式工作，去执行测试。但Process Model只是规定了一个框架，通用操作的具体内容在Sequence文件中是可以被修改和覆盖的。在图3中，PreUUT和MainSequence都被Client修改，未修改部分就采用Process Model默认的处理方式。
理解了Process Model只是个框架，当Client Sequence File采用Parallel或Batch Process Model时，由于这两个Process Model都具有并行测试的能力，所以Client Sequence File也将具有并行测试的能力。关于Client Sequence File如何选择Process Model，请参考：How Do I Specify a Particular Process Model for a Specific Sequence File?
Parallel 和Batch Process Model为何具有并行测试的能力呢。其实从前面介绍的Sequence Call Step的Execution Options中可以得知，它们是给每个UUT都新建一个新的执行，每个UUT都有自己的执行窗口和报表对象，它们在独立的并行运行。关于Parallel Process Model和Batch Process Model的区别，请参考链接Benefits of Parallel Testing。使用Parallel Process Model，我们可以测试完全独立的UUT。比如4个UUT的测试，其中一个UUT测试完成之后，可以立刻从测试夹具中取出来，然后测试夹具又装上新的UUT，在操作这些的同时，其它UUT仍处于测试之中，完全不受干扰。使用Batch Process Model时，同样以4个UUT为例，我们以4个UUT为一组，确保它们同时开始测试，然后同时结束。为什么有这个需求呢，因为有时候测试夹具是共用的，或者4个UUT的负载是共用的等等。
3. 当我们在Sequence File中新增加一个Step，在Step的属性配置窗口有Synchronization一栏，从Batch Synchronization下拉列表中可以选择：No Synchronization、One Thread Only、Parallel等。这些设置是专门针对Batch Process Model，也只有当Client Sequence File采用Batch Process Model时，这个设置才生效。那么串行（Serial）、并行（Parallel）的设置到底是起什么作用呢？
图4. Synchronization设置
Batch Process Model将所有的UUT做为一组，确保它们能同时开始测试，并同时结束。以图5为例：假如有3个UUT，每个UUT有三个测试项。使用Batch Process Model，则所有的UUT同时开始测试，其中UUT 0很快就完成了三项测试，那么它需要等待，直到UUT 1和UUT 2都测完了所有项之后，它们才同时结束测试。因此Batch Process Model确保同时开始和同时结束，中间测试项是否同步，它是不关心的，也因此除了同时开始和结束的制约，默认情况下所有的UUT在完成测试项的过程中其实是完全独立的，并行的。
图5. Batch Process Model
如果希望某一个具体的测试项之间要同步，如图6所示，我们希望所有UUT的第三项测试能同时开始和结束，这时候就需要用到Synchronization Section。
图6. Synchronization Section
Batch Synchronization下有很多选项，关于它们的详细信息，请参考TestStand Help文档，搜索关键词“Batch Synchronization”。并且参考Parallel Testing With TestStand，下载其中的Presentation File，有很好的图示说明。
这里还是以图6为例简单的介绍一下，然后你也不妨建一个Step测试一下：
No synchronization：UUT的第三测试项之间没有同步，彼此独立；
One thread only：只有一个线程执行了第三项测试，其它线程跳过；
Parallel：所有UUT的第三测试项同时开始，并同时结束；
Serial：某一时刻只能有一个UUT执行第三项测试，然后所有UUT按顺序执行完。
4. 在Type Palette的Synchronization中有Batch Synchronization Step，在Sequence File中增加该Step后，在其“Batch Synchronization Settings”中可以设置Section Type：Serial、Parallel、或One Thread Only。这个和第3点中描述的在Step的属性配置窗口的Synchronization一栏设置同步的效果是一样的。只不过采用该Step相当于显示的说明某测试项是有同步要求的。同样的，只有当Sequence File选择Batch Process Model时，该Step的设置才会生效。在图7中，通过Batch Synchronization Step，我们显示的同步Step 4和Step 71. Benefits of Parallel Testing:
2. When to Run a Sequence in a New Execution versus in a New Thread：
3. Parallel Testing With TestStand:
4. Importing and Exporting Arrays
5. How Do I Specify a Particular Process Model for a Specific Sequence File?
6. What is a Process Model?
附件:
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报告日期: 11/29/2012
最近更新: 11/30/2012
文档编号: 63SMTV7K