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# V3系统总体设计
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> 版本: v1.1 | 日期: 2026-08-24
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> 本文档描述COBOL迁移验证平台V3的总体架构和模块设计。
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## 一、系统概述
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### 1.1 系统定位
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COBOL迁移验证平台V3是一个AI辅助的自动化测试工具，用于验证COBOL程序向Java/Spark迁移的正确性。通过**白盒+黑盒双管道**自动生成测试数据，实现全分支路径覆盖验证。
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### 1.2 核心能力
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| 能力 | 说明 |
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| 白盒分析 | 静态解析COBOL源码，自动识别分支路径，生成覆盖全路径的测试数据 |
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| 黑盒生成 | 解析設計書自动识别程序模式（16种PGMパターン），LLM生成テストデータ |
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| 双管道验证 | 白盒+黑盒并行运行，分别验证COBOL和Java/Spark输出 |
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| 覆盖率分析 | 静态分支覆盖 + 动态gcov覆盖 |
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| 多KEY测试 | 自动验证复合KEY的比较正确性 |
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### 1.3 技术栈
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| 组件 | 技术 |
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| 语言 | Python 3.12+ |
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| 解析器 | Lark (Earley parser) |
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| COBOL编译 | GnuCOBOL 3.2.0 |
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| DB管道 | gixsql + SQLite |
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| AI模型 | DeepSeek |
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| 测试框架 | pytest |
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## 二、系统架构
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### 2.1 架构图
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ V3系统架构 │
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├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
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│ │
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│ ┌──────────────────────────────────────────────────────────┐ │
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│ │ 统一入口 (run.py) │ │
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│ │ 白盒 cobol_testgen → 黑盒 black-box-data-create │ │
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│ └──────────────────────────────────────────────────────────┘ │
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│ │ │
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│ ┌────────────────────┴────────────────────┐ │
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│ │ │ │
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│ ▼ ▼ │
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│ ┌──────────────────────────┐ ┌──────────────────────────┐ │
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│ │ 白盒管道 │ │ 黑盒管道 │ │
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│ │ cobol_testgen │ │ black-box-data-create │ │
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│ │ (静态分析+测试数据) │ │ (設計書解析+LLM生成) │ │
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│ └──────────────────────────┘ └──────────────────────────┘ │
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│ │ │ │
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│ ▼ ▼ │
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│ ┌──────────────────────────┐ ┌──────────────────────────┐ │
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│ │ 编排层 │ │ 规则层 │ │
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│ │ orchestrator_db.py │ │ rules/pgm_pattern/ │ │
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│ └──────────────────────────┘ └──────────────────────────┘ │
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│ │ │ │
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│ ▼ ▼ │
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│ ┌──────────────────────────┐ ┌──────────────────────────┐ │
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│ │ 运行引擎 │ │ LLM引擎 │ │
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│ │ runners/gixsql_runner │ │ DeepSeek API │ │
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│ └──────────────────────────┘ └──────────────────────────┘ │
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│ │
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└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
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### 2.2 分层架构
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| 层级 | 模块 | 职责 |
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|------|------|------|
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| **L1 数据层** | data/ | 共享数据模型 |
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| **L2 核心层** | cobol_testgen/, config/ | COBOL解析、配置管理 |
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| **L3 业务层** | hina/, agents/, comparator/, black-box-data-create/ | 分类、AI代理、比对、黑盒生成 |
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| **L4 编排层** | orchestrator*, runners/ | 流程编排、执行 |
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| **L5 接口层** | main.py, run.py, web/, __init__.py | 用户接口 |
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## 二-B、黑盒模块设计
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### 2B.1 模块概述
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black-box-data-create 是基于詳細設計書的LLM数据生成模块，通过解析設計書/COPY句定義書/DB定義書，自动生成テストデータ。
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### 2B.2 处理流程
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詳細設計書 + COPY句定義書 + DB定義書 + COBOL源码
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InputParser: 解析設計書中的入出力定義、処理内容
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RuleLoader: 按PGMパターン匹配规则文件
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PromptBuilder: 组装DeepSeek API提示词
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│
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▼
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APIClient: 调用DeepSeek API生成テストデータ
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│
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▼
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OutputWriter: 输出JSON/SQL文件
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### 2B.3 PGMパターン
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| パターン | 说明 | 对应程序 |
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|----------|------|----------|
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| マッチング(1:1) | 1对1匹配 | KIN01INP, KIN02UPD |
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| マッチング(1:N) | 1对多匹配 | KIN03EXP |
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| マッチング(N:1) | 多对1匹配 | KIN04CHK |
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| DB更新 | 数据库更新 | KIN08DBU |
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| 振り分け(IF) | IF条件分支 | KIN05MAT |
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| 振り分け(EVALUATE) | EVALUATE分支 | KIN07DAI |
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| 項目チェック | 字段校验 | ZAN01CHK, ZAN02CHK |
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| キーブレイク(集計) | KEY-break汇总 | SHA01SIF |
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| キーブレイク(集約) | KEY-break聚合 | SHA02MNC |
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| SELECT処理 | SELECT查询 | KYU04CAL |
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| MERGE | 合并处理 | KIN06CLD |
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| CSV→FB変換 | CSV转flat file | KIN09CSV |
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### 2B.4 多KEY测试
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对于复合KEY程序（如 A001+A002+A003），自动生成各KEY变形的追加データ：
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| 变形类型 | 说明 |
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|----------|------|
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| KEY1変更 | 仅改变KEY1，验证KEY1比较正确性 |
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| KEY2変更 | 仅改变KEY2，验证KEY2比较正确性 |
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| KEY3変更 | 仅改变KEY3，验证KEY3比较正确性 |
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### 2B.5 模块文件
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| 文件 | 职责 |
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|------|------|
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| agent/__init__.py | generate() 入口 |
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| agent/models.py | 数据クラス定義 |
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| agent/input_parser.py | 設計書 + COPYBOOK + DB定義解析 |
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| agent/rule_loader.py | PGMパターン→ルール匹配 |
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| agent/prompt_builder.py | API提示词组装 |
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| agent/api_client.py | DeepSeek API调用（3回重试） |
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| agent/output_writer.py | JSON/SQL文件输出 |
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| main.py | CLI入口 |
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## 三、模块清单
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### 3.1 核心模块
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| 模块 | 文件数 | 行数 | 职责 |
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|------|--------|------|------|
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| cobol_testgen/ | 22 | ~8000 | COBOL解析、白盒测试数据生成 |
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| black-box-data-create/ | 8 | ~5000 | 設計書解析、黑盒LLM数据生成 |
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| orchestrator_db.py | 1 | 1334 | DB管道6步编排 |
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| runners/ | 8 | ~600 | 编译运行引擎 |
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| hina/ | 11 | ~2000 | HINA程序分类 |
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| agents/ | 6 | ~800 | LLM代理 |
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| comparator/ | 6 | ~400 | 字段比对 |
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| config/ | 5 | ~300 | 配置管理 |
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| report/ | 1 | ~200 | 报告生成 |
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| run.py | 1 | 86 | 全流程统一入口 |
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### 3.2 模块依赖关系
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models.py (零依赖)
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├── read.py (lark)
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├── cond.py (stdlib)
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├── core.py (cond)
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├── design.py (models, cond, core)
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├── coverage.py (models, cond)
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├── output.py (file_io)
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├── to_sql.py (stdlib)
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├── runner.py (file_io)
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├── flatfile.py (read, file_io)
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│
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└── __init__.py (所有上层模块)
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black-box-data-create/
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│
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├── models.py (零依赖)
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├── markdown_utils.py (stdlib)
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├── input_parser.py (models, markdown_utils)
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├── rule_loader.py (models)
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├── prompt_builder.py (models)
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├── api_client.py (requests)
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├── output_writer.py (models)
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└── __init__.py (所有上层模块)
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```
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## 四、数据流
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### 4.1 非DB管道数据流
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COBOL源码
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read.py: preprocess() + parse_data_division()
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│
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core.py: build_branch_tree()
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│
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▼
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design.py: enum_paths() + generate_records()
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│
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▼
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output.py: output_json() + output_input_files()
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│
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▼
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runners/cobol_runner.py: compile() + run()
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│
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▼
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comparator/: compare_field()
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│
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▼
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report/generator.py: generate_report()
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```
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### 4.2 DB管道数据流
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COBOL源码 (含EXEC SQL)
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gixsql_runner.py: preprocess() + compile()
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│
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orchestrator_db.py: step2_generate_inputs()
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│
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├── cobol_testgen: extract_structure + generate_data
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├── to_sql.py: build_db_input()
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└── flatfile.py: write_all_files()
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│
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▼
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orchestrator_db.py: step3_run_cobol()
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│
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▼
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orchestrator_db.py: step4_extract_intermediate()
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│
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▼
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orchestrator_db.py: step5_run_java() (可选)
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│
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▼
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orchestrator_db.py: step6_verify()
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```
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### 4.3 黑盒管道数据流
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詳細設計書.md
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input_parser.py: 解析設計書 + COPY句定義書 + DB定義書
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rule_loader.py: PGMパターン匹配 → 选择规则文件
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prompt_builder.py: 组装API提示词
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api_client.py: DeepSeek API调用（3回重试）
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output_writer.py: 输出JSON/SQL文件
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│
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output/{プログラムID}/g{N}/{プログラムID}_g{N}.json
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output/{プログラムID}/g{N}/{プログラムID}_g{N}.sql
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### 4.4 全流程数据流（run.py）
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run.py
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├── 步骤1: cobol_testgen（白盒）
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│ ├── 静态分析 + 测试数据生成
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│ ├── 编译运行 COBOL 程序
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│ └── gcov 覆盖率收集
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│
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└── 步骤2: black-box-data-create（黑盒）
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├── 解析設計書 + COPY + DB定義
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├── LLM 生成 JSON/SQL
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└── 输出到 output/{程序ID}/g{N}/
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```
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## 五、接口设计
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### 5.1 公开API
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```python
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# cobol_testgen/__init__.py
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def extract_structure(
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cobol_source: str,
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copybook_dirs: list[str] = None
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) -> dict:
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"""解析COBOL源码，返回结构信息"""
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pass
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||
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def generate_data(
|
||
cobol_source: str,
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structure: dict,
|
||
copybook_dirs: list[str] = None
|
||
) -> list[dict]:
|
||
"""生成分支覆盖测试数据"""
|
||
pass
|
||
|
||
def main():
|
||
"""CLI入口"""
|
||
pass
|
||
```
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||
```python
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# black-box-data-create/agent/__init__.py
|
||
|
||
def generate(
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design_md: str,
|
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source_cbl: str,
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||
file_db_md: str,
|
||
cpy_dir: str,
|
||
db_md: str,
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||
output_dir: str = "output",
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||
api_key: str = None,
|
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model: str = None,
|
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rules_dir: str = None,
|
||
) -> dict:
|
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"""黑盒数据生成入口"""
|
||
pass
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||
```
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### 5.2 配置接口
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```python
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# config/__init__.py
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@dataclass
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class Config:
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"""全局配置"""
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project_name: str
|
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copybook_paths: list[str]
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dialect: str
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llm_model: str
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gcov_enabled: bool
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||
# ... 更多字段
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```
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## 六、错误处理
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### 6.1 错误分类
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| 类别 | 示例 | 处理策略 |
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|------|------|----------|
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| 解析错误 | COBOL语法不合法 | 抛出异常，返回错误信息 |
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| 编译错误 | cobc编译失败 | 记录日志，跳过该程序 |
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| 运行错误 | 程序执行异常 | 捕获异常，标记失败 |
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| 超时错误 | 执行超时 | 强制终止，记录超时 |
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| API错误 | DeepSeek API调用失败 | 3回重试，失败后跳过 |
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| 設計書解析错误 | 設計書格式不正确 | 记录警告，使用默认值 |
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### 6.2 容错机制
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- **解析器超时**：pipeline_bridge 3秒超时回退
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- **LLM失败**：回退到规则引擎
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- **gcov失败**：跳过覆盖率收集
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- **DB连接失败**：重试或跳过
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- **API重试**：DeepSeek API 3回重试机制
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- **JSON解析容错**：支持非标准JSON格式
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## 七、性能设计
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### 7.1 性能指标
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| 指标 | 目标 |
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|------|------|
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| 单程序解析 | < 5秒 |
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| 测试数据生成 | < 30秒 |
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| 编译运行 | < 60秒 |
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| 覆盖率报告 | < 10秒 |
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| 黑盒数据生成 | < 120秒（含API调用） |
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### 7.2 优化策略
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- **路径枚举**：O(N)线性算法替代O(2^N)
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- **并行执行**：多场景gcov并行收集
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- **缓存机制**：LLM结果缓存
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- **增量补充**：质量门循环最多4次
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- **API重试**：3回重试机制，避免单次失败
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## 八、安全设计
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### 8.1 输入验证
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- COBOL源码：长度限制、编码检查
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- 配置文件：YAML schema验证
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- 文件路径：路径遍历防护
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- 設計書：格式验证、大小写检查
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### 8.2 资源限制
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- LLM调用：最大成本限制
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- 执行时间：超时强制终止
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- 内存使用：大文件分块处理
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- API限流：避免超过API配额
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## 九、测试策略
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### 9.1 测试层次
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| 层次 | 覆盖率目标 | 工具 |
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|------|------------|------|
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| 单元测试 | ≥ 90% | pytest |
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| 集成测试 | ≥ 80% | pytest |
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| 端到端测试 | 100%通过 | 自定义脚本 |
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### 9.2 测试数据
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- 43个COBOL基准程序
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- 33+2种程序类型
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- 58个电信测试程序
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- 16种PGMパターン
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- 24个黑盒测试程序
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## 十、部署设计
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### 10.1 运行环境
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| 组件 | 要求 |
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|------|------|
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| OS | Windows 10/11 |
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| Python | 3.12+ |
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| GnuCOBOL | 3.2.0 |
|
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| 磁盘 | ≥ 500MB |
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||
### 10.2 安装步骤
|
||
|
||
```bash
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||
# 1. 安装Python依赖
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pip install lark pathlib pyyaml requests
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||
# 2. 安装GnuCOBOL
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||
# 下载GC32-BDB-SP1，添加到PATH
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||
# 3. 验证安装
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||
python -c "from cobol_testgen import extract_structure; print('OK')"
|
||
python -c "from blackbox.agent import generate; print('OK')"
|
||
```
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