Kỹ Thuật Kiểm Thử Phần Mềm: Hướng Dẫn Chi Tiết và Ứng Dụng

I. Tổng Quan Về Kỹ Thuật Kiểm Thử Phần Mềm Khái Niệm Mục Tiêu

Kiểm thử phần mềm là quá trình thực thi một chương trình với mục đích tìm lỗi. Đây là một phần quan trọng tạo nên thành công của các dự án phần mềm, là khâu mấu chốt để đảm bảo chất lượng phần mềm, là đánh giá cuối cùng về các đặc tả, thiết kế và mã hóa. Có thể định nghĩa một cách dễ hiểu như sau: Kiểm thử phần mềm là quá trình chạy thử phần mềm hay một chức năng của phần mềm xem nó chạy đúng như mong muốn hay không. Việc kiểm tra này có thể thực hiện từng chặng, sau mỗi chức năng hoặc mô-đun được phát triển, hoặc thực hiện sau cùng, khi phần mềm đã được phát triển hoàn tất. Trong quá trình phát triển phần mềm, những người phát triển phần mềm và các kỹ sư kiểm thử cùng làm việc để phát hiện lỗi và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Một sản phẩm phần mềm được phân phối phải có đầy đủ các chức năng yêu cầu và tương thích với phần cứng của khách hàng.

1.1. Định Nghĩa Chi Tiết Về Kiểm Thử Phần Mềm Software Testing

Theo tài liệu gốc, kiểm thử phần mềm là quá trình thực thi một chương trình với mục đích tìm lỗi. Điều này nhấn mạnh rằng mục tiêu chính của kiểm thử không chỉ là xác nhận phần mềm hoạt động mà còn là chủ động tìm kiếm và phát hiện các defect. Kiểm thử phần mềm đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo chất lượng, độ tin cậy và hiệu suất của sản phẩm trước khi đến tay người dùng cuối. Quá trình này bao gồm nhiều giai đoạn và kỹ thuật khác nhau, từ kiểm tra mã nguồn đến thử nghiệm chức năng và hiệu năng.

1.2. Mục Tiêu Cốt Lõi Của Kiểm Thử Phần Mềm Trong SDLC

Mục tiêu chính của kiểm thử phần mềm là đưa ra những chứng nhận về chất lượng và phát hiện sửa lỗi phần mềm. Thiết kế kiểm thử là một trong những công cụ ngăn chặn lỗi tốt nhất được biết đến. Nó có thể phát hiện và loại bỏ lỗi tại mọi giai đoạn của quá trình thiết kế phần mềm, từ ý tưởng đến đặc tả, thiết kế, viết mã và phần còn lại. Điều này giúp giảm thiểu rủi ro và chi phí phát sinh do lỗi trong quá trình sử dụng.

II. Quy Trình Kiểm Thử Phần Mềm Cơ Bản Hướng Dẫn Từng Bước

Trước khi tìm hiểu một quy trình kiểm tra phần mềm cơ bản cần hiểu hai khái niệm sau: tình huống kiểm thử (Test Case) và kịch bản kiểm thử (Test Script). Một tình huống kiểm thử có thể coi nôm na là một tình huống kiểm tra, được thiết kế để kiểm thử một đối tượng có thỏa mãn yêu cầu đặt ra hay không. Một tình huống kiểm thử thường bao gồm ba phần cơ bản: Mô tả, Nhập, Kết quả mong chờ. Một kịch bản kiểm thử là một nhóm mã lệnh dạng đặc tả kịch bản dùng để tự động hóa một trình tự kiểm thử, giúp cho việc kiểm thử nhanh hơn hoặc cho những trường hợp mà kiểm thử bằng tay sẽ rất khó khăn hoặc không khả thi.

2.1. Xây Dựng Tình Huống Kiểm Thử Test Case Hiệu Quả

Khi lập trình một phần mềm hay bất kỳ một cái gì thì việc dự đoán trước các tình huống xảy ra cho chương trình đó là rất quan trọng. Vì thế khi viết chương trình người kiểm thử viên thường viết trước các tình huống kiểm thử để dự đoán các trường hợp. Một tình huống kiểm thử (Test Case) có thể coi nôm na là một tình huống kiểm tra, được thiết kế để kiểm thử một đối tượng có thỏa mãn yêu cầu đặt ra hay không. Tình huống kiểm thử càng nhiều độ tin tưởng càng cao chất lượng công việc càng tốt.

2.2. Tự Động Hóa Với Kịch Bản Kiểm Thử Test Script Lợi Ích Cách Tạo

Một kịch bản kiểm thử (Test Script) là một nhóm mã lệnh dạng đặc tả kịch bản dùng để tự động hóa một trình tự kiểm thử, giúp cho việc kiểm thử nhanh hơn hoặc cho những trường hợp mà kiểm thử bằng tay sẽ rất khó khăn hoặc không khả thi. Việc sử dụng kịch bản kiểm thử giúp tăng tốc quá trình kiểm thử, giảm thiểu sai sót do con người và đảm bảo tính nhất quán trong quá trình kiểm thử.

2.3. Các Bước Chính Trong Quy Trình Kiểm Thử Phần Mềm

Quy trình kiểm thử phần mềm bao gồm các hành động chính sau: Lập kế hoạch kiểm thử, Thiết kế kịch bản kiểm thử, Phát triển kịch bản kiểm thử, Thực hiện kiểm thử, Đánh giá. Lập kế hoạch kiểm thử là để chỉ ra các loại kiểm thử, chiến lược kiểm thử thậm chí là cả thời gian và xác định lực lượng kiểm thử viên cho dự án cần kiểm thử. Kết quả của bước lập kế hoạch kiểm thử là bản tài liệu về kế hoạch kiểm thử phần mềm. Bản kế hoạch này có thể coi là bản kế hoạch chính trong đó có tất cả các kế hoạch chi tiết cho các mức kiểm thử như kiểm thử đơn vị, kiểm thử tích hợp, kiểm thử hệ thống, kiểm thử chấp nhận … và các chiến lược kiểm thử như kiểm thử hộp đen, kiểm thử hộp trắng, kiểm thử hộp xám đều được đề cập.

III. Các Cấp Độ Kiểm Thử Phần Mềm Từ Đơn Vị Đến Chấp Nhận

Thực tế kiểm thử phần mềm không đơn giản như nhiều người nghĩ, công việc này có nhiều mức độ khác nhau và có mối tương quan với các chặng phát triển trong dự án phần mềm. Sau đây là các mức độ cơ bản của kiểm thử phần mềm: Kiểm thử đơn vị, Kiểm thử tích hợp, Kiểm thử hệ thống, Kiểm thử chấp nhận. Vì kiểm thử mức đơn vị được chọn để kiểm thử thường có kích thước nhỏ và chức năng hoạt động đơn giản, nên không khó khăn gì trong việc tổ chức, kiểm thử, ghi nhận và phân tích kết quả kiểm thử. Nếu phát hiện lỗi, việc xác định nguyên nhân và khắc phục cũng tương đối dễ dàng vì chỉ khoanh vùng trong một đơn vị đang kiểm thử.

3.1. Kiểm Thử Đơn Vị Unit Test Nền Tảng Của Chất Lượng

Một nguyên lý đúng kết từ thực tiễn: thời gian tốn cho kiểm thử đơn vị sẽ được đền bù bằng việc tiết kiệm rất nhiều thời gian và chi phí cho việc kiểm thử và sửa lỗi ở các mức kiểm thử sau đó. Kiểm thử đơn vị thường do lập trình viên thực hiện. Công đoạn này cần được thực hiện càng sớm càng tốt trong giai đoạn viết mã nguồn và xuyên suốt chu kỳ phát triển phần mềm. Cũng như các mức kiểm tra khác, kiểm thử đơn vị cũng đòi hỏi phải chuẩn bị trước các tình huống (Test Case) hoặc kịch bản (Script) trong đó chỉ định dữ liệu vào, các bước thực hiện và dữ liệu mong chờ sẽ xuất ra.

3.2. Kiểm Thử Tích Hợp Integration Test Đảm Bảo Sự Hợp Tác

Kiểm thử tích hợp là kiểm thử khi ghép nối các hàm hay các mô-đun đã được kiểm thử đơn vị lại với nhau. Trong khi kiểm thử đơn vị kiểm thử các thành phần và đơn vị riêng lẻ thì kiểm thử tích hợp kết hợp chúng lại với nhau và kiểm thử sự tương thích giữa chúng. Trong các dự án lớn hệ thống thường được chia thành các mô-đun để nhiều nhóm cùng...

3.3. Kiểm Thử Hệ Thống System Test Đánh Giá Toàn Diện

Kiểm thử hệ thống là kiểm thử sau khi tích hợp toàn bộ các thành phần của hệ thống. Mục đích của kiểm thử hệ thống là đảm bảo hệ thống hoạt động đúng theo yêu cầu và đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng. Kiểm thử hệ thống thường được thực hiện bởi một nhóm kiểm thử độc lập để đảm bảo tính khách quan.

IV. Kỹ Thuật Kiểm Thử Phần Mềm Nhúng Thách Thức Giải Pháp

Ngày nay hệ thống nhúng đang dần trở thành một ngành phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực công nghệ thông tin với rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp và đời sống. Từ những hệ thống phức tạp như hàng không vũ trụ, phòng thủ quân sự, máy móc tự động trong công nghiệp, đến những phương tiện di chuyển thông thường như máy bay, xe điện, xe hơi, các trang thiết bị y tế trong bệnh viện, cho tới những thiết bị truyền hình và điện thoại di động được sử dụng hằng ngày, đâu đâu cũng có sự hiện diện của hệ thống nhúng. Để phát triển các hệ thống nhúng thì vấn đề lập trình và kiểm thử các phần mềm nhúng trước khi được tích hợp vào các hệ thống nhúng là phần rất quan trọng.

4.1. Tổng Quan Về Hệ Thống Nhúng Và Phần Mềm Nhúng

Việc kiểm thử các phần mềm nhúng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng, giảm thiểu rủi ro về các lỗi, nó mang tính sống còn của sản phẩm. Đặc biệt với những hệ thống nhúng đòi hỏi độ tin cậy rất cao, việc kiểm thử các hệ thống này yêu cầu cẩn thận, tỉ mỉ hơn so với kiểm thử phần mềm thông thường. Hệ thống nhúng ngày càng được nhiều các nước trên thế giới quan tâm, nghiên cứu và phát triển.

4.2. Các Kỹ Thuật Kiểm Thử Phần Mềm Nhúng Phổ Biến

Tuy nhiên ở Việt Nam lĩnh vực này vẫn phát triển khá khiêm tốn so với thế giới, đặc biệt lĩnh vực kiểm thử phần mềm nhúng lại càng khiêm tốn hơn. Các tài liệu liên quan đến hoạt động kiểm thử phần mềm nhúng cũng không nhiều. Nên việc nghiên cứu, tìm hiểu các kỹ thuật kiểm thử phần mềm nhúng là một vấn đề cần thiết hiện nay. Nó sẽ góp phần thúc đẩy sự phát triển của lĩnh vực hệ thống nhúng, một lĩnh vực giàu tiềm năng nhưng mới chỉ bước đầu phát triển tại Việt Nam.

4.3. Chiến Lược Kiểm Thử Trong Lập Kế Hoạch Kiểm Thử Tổng Thể

Mục đích của đề tài nhằm tìm hiểu, giới thiệu về quy trình kiểm thử phần mềm nói chung, đặc biệt là nghiên cứu các kỹ thuật kiểm thử hệ thống nhúng. Áp dụng kiểm thử một phần mềm nhúng, cụ thể là phần mềm điều khiển chuẩn cho mô-đun flash của mạch MKL46Z256. Việc kiểm thử này sử dụng công cụ biên dịch CodeWarrior chạy trên môi trường Windows 7.

V. Các Kỹ Thuật Thiết Kế Kiểm Thử Test Design Techniques

Trong chương này, tôi sẽ tập trung vào việc tìm hiểu tổng quan về kiểm thử phần mềm, khái niệm, mục đích của kiểm thử phần mềm, quy trình kiểm thử phần mềm cơ bản, các mức kiểm thử phần mềm và một số chiến lược kiểm thử.

5.1. Kiểm Thử Sự Chuyển Tiếp Trạng Thái State Transition Testing STT

Kiểm thử sự chuyển tiếp trạng thái (State Transition Testing – STT) là một kỹ thuật kiểm thử hộp đen được sử dụng để kiểm tra hành vi của hệ thống khi nó chuyển đổi giữa các trạng thái khác nhau. Kỹ thuật này đặc biệt hữu ích cho các hệ thống có hành vi phức tạp và phụ thuộc vào trạng thái hiện tại.

5.2. Kiểm Thử Điều Khiển Luồng Control Flow Test

Kiểm thử điều khiển luồng (Control Flow Test) là một kỹ thuật kiểm thử hộp trắng được sử dụng để kiểm tra luồng thực thi của chương trình. Kỹ thuật này tập trung vào việc đảm bảo rằng tất cả các đường dẫn có thể có trong chương trình đều được thực thi ít nhất một lần.

VI. Ứng Dụng Thực Tế Kiểm Thử Phần Mềm Điều Khiển Chuẩn

6.1. Tổng Quan Về Mạch MKL46Z256 Và Phần Mềm Điều Khiển Chuẩn SSD

Tổng quan về mạch MKL46Z256. Phần mềm điều khiển chuẩn cho mô-đun Flash của mạch MKL46Z256 (Standard Software Driver – SSD). Thiết kế tình huống kiểm thử cho phần mềm SSD.

6.2. Thiết Kế Tình Huống Kiểm Thử Cho Phần Mềm SSD

Thiết lập môi trường kiểm thử. Kết quả thực hiện chương trình kiểm thử. Phụ lục A: Tài liệu thiết kế chi tiết của phần mềm SSD. Phụ lục B: Danh sách test case của từng hàm trong phần mềm SSD.

Kỹ Thuật Kiểm Thử Phần Mềm: Hướng Dẫn Chi Tiết và Ứng Dụng

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KIỂM THỬ PHẦN MỀM

1.1. Khái niệm kiểm thử phần mềm

1.2. Mục đích của kiểm thử phần mềm

1.3. Quy trình kiểm thử phần mềm cơ bản

1.4. Các mức kiểm thử phần mềm

1.5. Một số chiến lược kiểm thử

2. CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG KỸ THUẬT KIỂM THỬ PHẦN MỀM NHÚNG

2.1. Tổng quan về hệ thống nhúng và phần mềm nhúng

2.2. Vòng đời phát triển phần mềm nhúng

2.3. Kiểm thử bởi lập trình viên

2.4. Kiểm thử bởi nhóm người kiểm tra độc lập

2.5. Kỹ thuật kiểm thử phần mềm nhúng

2.5.1. Chiến lược kiểm thử trong lập kế hoạch kiểm thử tổng thể

2.5.2. Chiến lược kiểm thử hộp trắng

2.5.3. Chiến lược kiểm thử hộp đen

2.6. Một số công cụ hỗ trợ kiểm thử phần mềm nhúng

2.6.1. Giới thiệu về trình biên dịch CodeWarrior

2.6.2. Giới thiệu về công cụ JTAG

2.6.3. Giới thiệu về chuẩn SWD (Serial Wire Debug)

2.7. Tổng quan về phần mềm điều khiển chuẩn

2.7.1. Tổng quan về phần mềm điều khiển chuẩn mô-đun Flash của MKL46Z256

2.7.2. Thiết kế tính huống kiểm thử cho phần mềm SSD

2.7.3. Thiết lập môi trường kiểm thử

2.7.4. Kết quả thực hiện chương trình kiểm thử

PHỤ LỤC A: Tài liệu thiết kế chi tiết của phần mềm SSD

PHỤ LỤC B: Danh sách test case của từng hàm trong phần mềm SSD

TÀI LIỆU THAM KHẢO