Linux下SANE Driver自動化測試工具的設計與實現(xiàn)

SANE（Scanner Access Now Easy）是一個應用程序接口API（Application Programming Interface）[1]，提供了對光柵圖像掃描硬件的標準訪問[2]。Linux對掃描儀的支持就是通過SANE實現(xiàn)的。SANE標準中將實現(xiàn)SANE接口的驅動程序稱為SANE Driver或者SANE后端程序；將調用SANE接口的應用程序稱為SANE前端程序；將對掃描設備的各種控制抽象為SANE選項，resolution就是其中一個SANE選項。
　對掃描儀驅動程序進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量、圖像質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。嚴格地說，由于SANE前端程序與SANE后端程序均遵守SANE標準，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用程序用于測試SANE Driver，而在Linux下常用XSANE作為測試工具。XSANE應用程序是基于GTK的sane圖像處理軟件，它可通過掃描儀和照相機等設備獲得圖像。
　XSANE功能比較強大，但是由于其主要面向用戶應用，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雜，而且腳本很難維護；（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信息、不能動態(tài)更新可用的掃描設備以及不能選擇其他可用設備等。
　針對以上問題，本文通過引用腳本技術[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標準的驅動程序，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 整體架構設計
　針對XSANE用作測試工具存在的問題以及測試需求，通過如下設計能得到有效解決。將工具分成5個功能模塊：更新設備、列出選項、手動掃描、腳本掃描以及產生腳本。
　（1）更新設備：支持用戶隨時更新設備列表。
　（2）列出選項：可以列出SANE后端所定義的所有選項，且只顯示當前設備所支持選項的相關信息，還可以根據(jù)用戶的選擇相應地顯示SANE后端的版本號及一些設置沖突的警告信息。
?。?）手動掃描：類似一般的前端程序，主要實現(xiàn)單次掃描，只顯示當前設備所支持的選項及其取值。
?。?）腳本掃描：是自動化測試的關鍵。能夠讀入一個腳本文件，然后對腳本中各選項的組合值進行遍歷，每取到一個組合，便掃描一次。
　（5）產生腳本：可以將當前設備所支持的選項及其取值范圍記錄在腳本文檔中。該腳本相當于一個腳本模板，以后的腳本可以只在此基礎上稍作修改即可。
2 工具的實現(xiàn)
　基于以上架構設計在Linux系統(tǒng)下用GTK+和C語言來實現(xiàn)整個工具。
2.1 更新設備
　在用戶掃描過程中，可能會有新的掃描設備打開，也可能現(xiàn)有的掃描設備關閉，因此，有必要讓用戶隨時知道可用的設備列表。其設計思路是：在選擇更新設備后，調用sane_get_devices來獲得可用的設備列表。實現(xiàn)時，為了允許用戶在更新設備時進行其他操作，可將更新的操作放至一個新的線程中去實現(xiàn)。當可用設備為0時，應給用戶相應的提示。
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，可用選項的詳細信息以及警告信息。關于版本號，SANE標準中給出了5個宏，該工具主要直接調用后面的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。
對于選項的詳細信息，SANE標準中有一個專門用來描述的結構即SANE_Option_ Descriptor。調用SANE標準中的sane_get_option_descriptor后便會返回這個結構體，記錄這個選項的詳細信息。
　警告信息主要通過分析結構體SANE_Option_ Descriptor中的cap值。由SANE標準可知，當SANE_CAP_ SOFT_SELECT被設置時，SANE_CAP_SOFT_DETECT也會被設置，故cap值不能為5；SANE_CAP_SOFT_SELECT和SANE_CAP_HARD_SELECT不能同時被設置，故cap值不能為3。當某一個選項的cap值不為3或5時，可認為這個選項設置是正確的。
　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：配置設備和獲取圖像。配置設備主要通過sane_control_option來完成。sane_control_option可以用于獲取選項的當前參數(shù)，也可以用于設置選項的參數(shù)。設置完參數(shù)后，先調用sane_start，然后一直調用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用sane_cancel。
　實現(xiàn)時，當用戶選擇手動掃描后會創(chuàng)建一個新的線程去執(zhí)行，配置設備和獲取圖像均包含在新的線程中。每進行一次用戶掃描，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
　腳本掃描與手動掃描是相互獨立的。用戶可以只選擇手動掃描，也可以只選擇腳本掃描。不過，它們之間有著緊密的聯(lián)系，其掃描流程都是一樣的。手動掃描與腳本掃描的結構體系如圖1所示。腳本掃描可以看作是多次的手動掃描，所不同的是，手動掃描是從界面獲得選項值，而腳本掃描是從文本獲得選項值。
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束后才開始。
2.5 產生腳本
　產生的腳本主要列出設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]。由于結構體SANE_Option_Descriptor中包括選項的各種信息，因此結構體中的元素title可作為該選項的名字，而選項取值范圍可從結構體中的聯(lián)合體constraint得到。實現(xiàn)時，應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行全組合或部分組合進行測試。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，然后通過讀文本進行掃描。當掃描次數(shù)較多時，文本就非常冗長而且很難維護。
　測試工具中采用的腳本使用了鍵值對的形式：
　mode=Color，Gray，Binary
　resolution=75，100，150，200，300，400，500，600，1 200，2 400，4 800，9 600，19 200
　對于上面的腳本，通常會采用直接循環(huán)法：用下面一個結構體：
struct option {
char names[15]；
char values[10][20]；
} options[MAXOPTIONSNUMBER]；
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：
for（index[0]=0；index[0]size[0]；index[0]++）
for（index[1]=0；index[1]size[1]；index[1]++）
{
for（int i=0；i2；i++）
pass_option_setting_to_dev
（options[i].names，options[i].values[indexs[i]] ）；
// pass_option_setting_to_dev為傳遞參數(shù)給設備的函數(shù)
...
}
　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。因為當選項個數(shù)有變動時，都要增加或刪除相應的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選項個數(shù)或者選項值個數(shù)的變化。假設變量OPT_NUM代表選項的個數(shù)，其代碼如下：
while（1）{
for（ int i=0；iOPT_NUM；i++）{
　 pass_option_setting_to_dev
（options[i].names，options[i].values[indexs[i]] ）；
...
}
int k= OPT_NUM-1；
while（1）{
if（index[k]size[k]-1） {
index[k]++；break；
}
else{
index[k]=0； k--；
}
}
if（k0）
break；
}
3 測試工具對比
　XSANE與自動化測試工具對比如表1所示。
　本文以SANE標準為基礎，針對xsane存在的不足，結合測試需求，實現(xiàn)了SANE Driver自動化測試工具。實際應用結果表明，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。
參考文獻
[1] SANE home page[DB/OL].http：//www.sane-project.org， 2001.
[2] 張安清.基于SANE標準的光柵掃描設備應用程序的開發(fā)[J].小型微型計算機系統(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[J].云南民族學院學報（自然科學版），2002，11（1）：544-548.
[4] 蔣云，趙佳寶.自動化測試腳本自動生成技術的研究[J].計算機技術與發(fā)展，2007，17（7）：4-7.
[5] 《編程之美》小組.編程之美：微軟技術面試心得[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.