軟件可靠性測(cè)試流程及應(yīng)用設(shè)計(jì)分析

高菲

摘要 ：軟件可靠性測(cè)試是旨在保證用戶可以正常運(yùn)行軟件，軟件設(shè)計(jì)者需要在開發(fā)階段對(duì)軟件的可靠性水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，并驗(yàn)證產(chǎn)品軟件達(dá)到開發(fā)者預(yù)定的可靠性要求的有效途徑。從軟件可靠性測(cè)試中暴露出來的，軟件不同功能存在的不同程度的缺陷，開發(fā)者對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的糾錯(cuò)和排錯(cuò)措施后，可以令軟件的可靠性產(chǎn)生不同程度的提高。

關(guān)鍵詞 ：軟件測(cè)試需求分析 流程 應(yīng)用分析

軟件的可靠性測(cè)試旨在發(fā)現(xiàn)程序中對(duì)軟件可靠性存在影響的隱患。軟件可靠性測(cè)試前需要確定軟件操作的流程，而如何準(zhǔn)確定位每一步操作的位置也是一項(xiàng)亟待解決的難題。與此同時(shí)，很多測(cè)試方法對(duì)于軟件可靠性測(cè)試中存在的數(shù)據(jù)失效故障，也未做級(jí)別考慮，造成不同程度的故障，被同等以待，并且將這些故障模型直接輸入在軟件可靠性模型中，也未顯示出故障的影響程度，勢(shì)必會(huì)造成測(cè)試評(píng)估結(jié)果與實(shí)際使用過程中產(chǎn)生問題的吻合程度低，最終導(dǎo)致軟件可靠性模型有效性降低。本文通過對(duì)軟件可靠性測(cè)試的流程和在軟件可靠性模型中應(yīng)用的對(duì)比分析，來發(fā)現(xiàn)該過程有效解決問題的著手點(diǎn)，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

一、 軟件可靠性測(cè)試的內(nèi)涵

1、軟件可靠性測(cè)試定義

軟件可靠性是指測(cè)試人員在與用戶類似的運(yùn)行條件下，并在運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，測(cè)得的軟件不會(huì)引起系統(tǒng)運(yùn)行失效的頻率?？煽啃詼y(cè)試即指在該軟件較為普遍的使用環(huán)境中，為得到軟件正常運(yùn)行的概率而對(duì)軟件運(yùn)行有效性進(jìn)行的測(cè)試，這個(gè)測(cè)試過程也是為保證軟件能夠正常運(yùn)行所進(jìn)行的一項(xiàng)驗(yàn)證性測(cè)試。常用方法是按照實(shí)際應(yīng)用的預(yù)估數(shù)據(jù)對(duì)軟件使用情況描述并對(duì)軟件功能進(jìn)行隨機(jī)測(cè)試，規(guī)定測(cè)試軟件有三個(gè)時(shí)間段：（1）軟件開發(fā)階段（2）確認(rèn)測(cè)試階段（3）軟件部署階段

二、 對(duì)軟件的可靠性測(cè)試流程設(shè)計(jì)分析

軟件可靠性測(cè)試是旨在保證用戶可以正常運(yùn)行軟件，軟件設(shè)計(jì)者需要在開發(fā)階段對(duì)軟件的可靠性水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，并驗(yàn)證產(chǎn)品軟件達(dá)到開發(fā)者預(yù)定的可靠性要求的有效途徑。從軟件可靠性測(cè)試中暴露出來的，軟件不同功能存在的不同程度的缺陷，開發(fā)者對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的糾錯(cuò)和排錯(cuò)措施后，可以令軟件的可靠性產(chǎn)生不同程度的提高。軟件可靠性測(cè)試共分為兩種：可靠性驗(yàn)證測(cè)試和可靠性增長(zhǎng)測(cè)試，這兩種測(cè)試的主要區(qū)別在于，驗(yàn)證性測(cè)試對(duì)軟件測(cè)試過程中表現(xiàn)出的故障不進(jìn)行改正，而本文為了便于研究?jī)H取用驗(yàn)證性測(cè)試的流程分析數(shù)據(jù)。

1、 可靠性測(cè)試需求分析

軟件可靠性測(cè)試的目的是為了發(fā)現(xiàn)軟件在開發(fā)過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤而對(duì)程序采取執(zhí)行措施的過程，同時(shí)軟件的測(cè)試是要根據(jù)軟件開發(fā)過程的不同時(shí)期的需要和程序整體結(jié)構(gòu)的完整性而精心設(shè)計(jì)的測(cè)試用例集合，通過對(duì)這些測(cè)試用例的運(yùn)行情況分析以發(fā)現(xiàn)程序中設(shè)計(jì)上或者程序中的錯(cuò)誤。

2、 可靠性測(cè)試先期條件

完善的軟件可靠性測(cè)試流程設(shè)計(jì)，對(duì)提高軟件可靠性測(cè)試的工作效率有極大的幫助作用，這個(gè)作用主要表現(xiàn)在這幾點(diǎn)：（1）合理劃分和整體規(guī)劃軟件可靠性測(cè)試的工作進(jìn)程，有利于參與軟件可靠性測(cè)試的人員明確自己的職責(zé)內(nèi)容，有利于測(cè)試人員按照設(shè)計(jì)計(jì)劃井然有序地完成各自的測(cè)試任務(wù)；（2）根據(jù)軟件可靠性測(cè)試的積累經(jīng)驗(yàn)表明，軟件內(nèi)容復(fù)雜、缺陷類型多樣，測(cè)試手段也需要隨之變化，因此很難在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成全部測(cè)試工作；所以在這種條件下，我們需要以個(gè)設(shè)計(jì)合理的流程計(jì)劃來幫助測(cè)試如期順利完成；（3）流程化、工程化的軟件可靠性測(cè)試流程， 有利于軟件測(cè)試的管理人員對(duì)軟件可靠性測(cè)試的過程科學(xué)地規(guī)劃，并統(tǒng)籌管理。綜上所述，不難發(fā)現(xiàn)軟件可靠性測(cè)試的必備條件，除了有效的測(cè)試環(huán)境、必備的功能測(cè)試軟件和和諧的測(cè)試人員團(tuán)隊(duì)，更需要有一個(gè)可靠的測(cè)試流程。

3、 可靠性測(cè)試流程

基于對(duì)上述可靠性測(cè)試的需求分析和概念理解，我們可將可靠性測(cè)試流程暫定義為三部分：可靠性測(cè)試準(zhǔn)備、可靠性測(cè)試執(zhí)行和可靠性測(cè)試結(jié)果分析。

測(cè)試執(zhí)行階段的步驟簡(jiǎn)單，僅分為運(yùn)行、數(shù)據(jù)收集和測(cè)試停止，但是每個(gè)步驟需要注意的問題還有很多：

運(yùn)行部分工作需要注意測(cè)試過程雖然只需要根據(jù)準(zhǔn)備工作時(shí)生成的腳本運(yùn)行，但是需要注意測(cè)試工具在測(cè)試進(jìn)行時(shí)是否能夠自動(dòng)記錄下測(cè)試用例執(zhí)行的時(shí)間數(shù)據(jù)和軟件缺陷信息，保證能夠?yàn)闇y(cè)試分析提供足夠數(shù)量的原始數(shù)據(jù)。同時(shí)，測(cè)試工作人員需要盡可能的詳細(xì)的編寫測(cè)試日志，要包括：測(cè)試編號(hào)、用例編號(hào)、測(cè)試標(biāo)題、測(cè)試人員簽名、計(jì)劃和實(shí)際的運(yùn)行時(shí)間、產(chǎn)生問題的單號(hào)等。

三、 可靠性測(cè)試應(yīng)用舉例

測(cè)試的內(nèi)容涵蓋軟件的安裝方便性、服務(wù)可靠性、軟件應(yīng)用性能、維護(hù)便捷性以及軟件運(yùn)行文檔等方面的失效率測(cè)試。

1、 正交試驗(yàn)法

正交法是以概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)做理論基礎(chǔ)，并利用現(xiàn)成正交表格安排的多因素實(shí)驗(yàn)法。這種試驗(yàn)法中的正交表形式整齊、搭配均衡，其標(biāo)記形式為。其中L代表正交表符號(hào)、n代表實(shí)驗(yàn)次數(shù)，或正交表的行數(shù)、t代表正交表列數(shù)、q代表單個(gè)因子水平數(shù)。

2、 對(duì)比實(shí)例算法優(yōu)缺點(diǎn)

正交法的優(yōu)點(diǎn)是它的均衡性和整齊可比性可以使用較少的實(shí)驗(yàn)次數(shù)達(dá)到相同優(yōu)化目的，也可以最大程度地避免其他因子的干擾，使得同一個(gè)因子在不同的水平之間具有可比性；統(tǒng)一抽樣的方式具有代表性，確保每個(gè)類均被測(cè)試并達(dá)到一定的程度；測(cè)試用例融入到統(tǒng)一抽樣的方法中，使得測(cè)試人員有可能對(duì)各因素的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行附加測(cè)試。

雖然正交實(shí)驗(yàn)法的特性使得它在可靠性測(cè)試中具有較好的測(cè)試效果，但是這種測(cè)試方法仍存在需要改進(jìn)的地方：軟件測(cè)試中的正交實(shí)驗(yàn)法需要將全部因素的組合情況以窮舉法全部列出，代價(jià)較高；測(cè)試水平僅為基類之間的交互，導(dǎo)致用例少；在這種實(shí)驗(yàn)方法下，測(cè)試人員的測(cè)試用例選取數(shù)目較為任意，并非統(tǒng)計(jì)的隨機(jī)抽樣。

3、 改進(jìn)正交測(cè)試方法

本文擬用一種針對(duì)正交實(shí)驗(yàn)測(cè)試法的改良措施——測(cè)試用例精簡(jiǎn)算法，對(duì)測(cè)試需求集進(jìn)行規(guī)則簡(jiǎn)約并去掉冗余測(cè)試用例，進(jìn)而得到測(cè)試用例的精簡(jiǎn)集合。其步驟如下：

（1）根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)操作剖面簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，并第一次獲取測(cè)試用例集合；

（2）從雙方簽訂協(xié)議中提取軟件測(cè)試需求并生成測(cè)試需求與測(cè)試用例關(guān)系結(jié)構(gòu)，并根據(jù)次關(guān)系結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)冗余測(cè)試用例，第二次得到簡(jiǎn)約后的測(cè)試用例集合；

（3）重新建立操作剖面并對(duì)關(guān)鍵操作過程進(jìn)行監(jiān)督。

4、 改進(jìn)效果分析

我們以某一電機(jī)的操作控制系統(tǒng)軟件做效果分析實(shí)例。該電機(jī)系統(tǒng)的主要功能項(xiàng)為系統(tǒng)初始化、電機(jī)控制功能和緊急關(guān)閉功能。使用普通的算法時(shí)，整個(gè)測(cè)試過程使用986個(gè)測(cè)試用例，在測(cè)試過程中，共有7個(gè)失效用例，編號(hào)分別為306、361、386、543、683、890。從失效發(fā)生的頻數(shù)可以推得可靠性估計(jì)值為0.9929。在使用了改進(jìn)后的正交化實(shí)驗(yàn)算法后，我們僅使用了631個(gè)測(cè)試用例得到4個(gè)失效用例，計(jì)算得出可靠性估計(jì)值為0.9936。

四 、可靠性測(cè)試的發(fā)展分析

軟件的可靠性測(cè)試的理論和方法研究方式多種多樣，但是為保證實(shí)施和運(yùn)用的關(guān)鍵性措施是對(duì)軟件特性和對(duì)軟件測(cè)試中出錯(cuò)的規(guī)律進(jìn)行良好的分析和研究，并對(duì)已有的估算方法和估算模型進(jìn)行個(gè)性化改良，否則軟件的可靠性測(cè)試評(píng)測(cè)將會(huì)因?yàn)槭褂檬址ㄋ腊宥罱K走向“死胡同”。在今后可靠性測(cè)試的研究領(lǐng)域需要有更多的資源投入，對(duì)測(cè)試進(jìn)行前期的估算和后期數(shù)據(jù)的評(píng)測(cè)起支持性作用的軟件—軟件可靠性測(cè)試將會(huì)是目前和未來一段時(shí)間內(nèi)重要的研究方向。截至目前為止，在國內(nèi)外對(duì)該項(xiàng)研究的內(nèi)容中，對(duì)計(jì)算機(jī)硬件和計(jì)算機(jī)軟件分別進(jìn)行可靠性評(píng)估并最后整合為整個(gè)系統(tǒng)的可靠性評(píng)估的概念是個(gè)空白，也是軟件可靠性測(cè)試在提高和優(yōu)化方法中可以選擇的另外一條途徑。

參考文獻(xiàn)：

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