软件测试故障注入方法

软件测试中的故障注入（Fault Injection）方法是一种主动在系统中引入错误或异常条件，以评估系统在面对故障时的健壮性、容错能力、恢复机制和安全性的测试技术。它广泛应用于高可靠性系统（如航空航天、金融、医疗、汽车电子等）的质量保障中。

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一、故障注入的目的

1. 验证系统的容错能力：当组件失效时，系统是否能继续运行或优雅降级。
2. 评估恢复机制：系统能否自动检测并从故障中恢复。
3. 发现隐藏缺陷：暴露在正常测试中难以触发的边界情况或异常路径。
4. 提高系统鲁棒性：通过模拟真实世界可能发生的故障，提前加固系统。
5. 符合安全标准要求：如ISO 26262（汽车）、DO-178C（航空）、IEC 61508（工业）等标准明确要求进行故障注入测试。

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二、故障注入的分类

1. 按注入层次划分：

层次	描述
硬件层	注入内存位翻转、CPU寄存器错误、总线错误、电源波动等（如使用ChaosBlade-Hardware）。
操作系统层	注入进程崩溃、文件系统错误、网络中断、资源耗尽（如CPU、内存、磁盘满）等。
中间件/服务层	如数据库连接失败、消息队列阻塞、缓存失效、RPC超时等。
应用层	注入函数返回错误、异常抛出、数据篡改、配置错误、API响应延迟或错误码等。

2. 按注入时机划分：

• 编译时注入：修改源代码或字节码，在编译阶段插入故障逻辑（如使用AspectJ、Bytecode Manipulation）。
• 运行时注入：在程序运行过程中动态注入故障（如使用Java Agent、LD_PRELOAD、eBPF、Chaos Mesh、Gremlin等工具）。