基于畸化操作剖面的操作重要度評估

肖靜杰

摘要：在高可靠軟件加速測試中，畸化操作剖面測試方法能夠解決測試用例過多的難點(diǎn)。畸化操作剖面的基本思想是根據(jù)操作重要度來提升重要操作的發(fā)生概率，因此構(gòu)建一個(gè)準(zhǔn)確的操作重要度因子是使用該方法的前提。針對現(xiàn)有操作重要度還未建立定量的評估體系這個(gè)問題，本文提出了軟件操作的重要度概念及度量定義，并給出了操作重要度的分析計(jì)算方法。定量的操作重要度能夠有助于更加準(zhǔn)確地構(gòu)造畸化操作剖面。

關(guān)鍵詞：高可靠軟件；加速測試；畸化操作剖面；操作重要度

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2019）06-0226-02

軟件可靠性測試的主要思想是按照用戶對軟件實(shí)際使用的統(tǒng)計(jì)規(guī)律進(jìn)行隨機(jī)測試，目前通常采用操作剖面的形式對軟件的使用情況進(jìn)行建模，然后在建模的基礎(chǔ)之上生成測試數(shù)據(jù)進(jìn)行測試。

在高可靠軟件中，存在一些重要操作，這些操作可能發(fā)生的概率很小，如果按照用戶操作剖面來進(jìn)行測試的話，這些操作得到的測試資源將可能會(huì)非常少，或者是得到的測試資源不夠充足。通過畸化操作剖面方面，人為地將重要操作的發(fā)生概率提高。為了構(gòu)造準(zhǔn)確的畸化操作剖面，首先要對操作的重要度進(jìn)行定量評估。

本文首先對現(xiàn)有的畸化操作剖面的軟件重要度評估方法進(jìn)行分析，隨后提出了定量的重要度評估方法。

1現(xiàn)有的關(guān)鍵操作的區(qū)分

畸化操作剖面的概念是由Tang D提出的，基本思想是假設(shè)關(guān)鍵操作在原始操作剖面中所占的比例較低，但具有較高的失效率。針對這些重要操作，將發(fā)生的概率人為提高，就可以加速軟件的失效過程，從而加速軟件可靠性測試的過程。同時(shí)通過似然比理論，將基于畸化操作剖面情況下的可靠性測試中收集得到的失效數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為正常操作剖面情況下的失效數(shù)據(jù)，進(jìn)而可以使用傳統(tǒng)的軟件可靠性模型對目標(biāo)軟件的可靠性進(jìn)行評估。其中，關(guān)鍵操作的劃分是根據(jù)NASA航天飛機(jī)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。在這份數(shù)據(jù)中表明稀有事件是軟件系統(tǒng)失效的重要原因。

根據(jù)這份數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)有的操作重要度的定義為發(fā)生概率稀少的操作。因此，在Tang D的畸化操作剖面方法中，對發(fā)生概率小的操作統(tǒng)一定義為重要操作。在這其中忽略了小概率操作中的非重要操作與中概率中重要度較高的操作。同時(shí)沒有針對操作的重要度建立定量的評估體系，這樣構(gòu)造的畸化操作剖面是不準(zhǔn)確的。

2操作重要度分析計(jì)算

對軟件來說，不同軟件操作的重要度并不相同，對于由于操作輸入造成嚴(yán)重事故的失效輸出，在測試時(shí)應(yīng)該投入更大的測試資源來提高該操作的測試充分性，保證引發(fā)失效的操作得到了充分測試，從而避免重大事故的發(fā)生。所以對于操作重要度的度量不能僅僅以操作的發(fā)生概率來定義，需要同時(shí)考慮該操作可能引發(fā)的事故的嚴(yán)重程度。

定義1：操作的重要度是通過該操作在軟件中的失效概率與失效產(chǎn)生的嚴(yán)重度來綜合評估。

操作的重要度：操作的失效概率*失效嚴(yán)重程度

其中操作的失效概率是操作的發(fā)生概率與操作的失效概率的乘積，操作的失效嚴(yán)重程度是失效帶來的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡人數(shù)的乘積。

對于操作的失效發(fā)生概率高，導(dǎo)致的嚴(yán)重程度高的操作，其重要度比較高，從而需要重點(diǎn)測試。

由于在進(jìn)行重要度分析時(shí)，在某些情況下會(huì)得到不明確的結(jié)果。例如：

第一個(gè)操作的評分結(jié)果為：

操作的失效概率=0.55；失效嚴(yán)重程度=100（元）。操作重要度評分結(jié)果：55

第二個(gè)操作的評分結(jié)果為：

操作的失效概率=0.00011；失效嚴(yán)重程度=100000（元）*5（名人員傷亡）。操作重要度評分結(jié)果：55

這兩種的操作重要度值一致，但是第二種操作的失效程度更為嚴(yán)重，應(yīng)該更加需要測試。

為了避免這種情況重要度降級的情況發(fā)生，針對操作失效嚴(yán)重程度制定一個(gè)失效程度的門限值，對同一嚴(yán)重度范圍內(nèi)的操作重要度進(jìn)行單獨(dú)評估，之后再與不同的嚴(yán)重度等級操作進(jìn)行評估。

首先將操作的失效嚴(yán)重程度劃分等級，等級根據(jù)具體軟件的不同而有所區(qū)別，在這里列出一個(gè)通用的操作嚴(yán)重度等級如表格 1所示。將操作對應(yīng)到五種等級上，在同一個(gè)等級內(nèi)的操作，通過計(jì)算操作的重要度得到操作的重要度因子，同一等級內(nèi)的操作的重要度大小由重要度大小得出；處于不同等級的兩個(gè)操作，嚴(yán)重等級大的操作無論重要度因子大小，它的重要度是大于嚴(yán)重等級小的操作。

3結(jié)束語

畸化操作剖面的可操作前提是區(qū)分出重要操作，根據(jù)重要度的大小進(jìn)行設(shè)計(jì)畸化操作剖面，對于重要度大的，應(yīng)該分配更多的測試資源。所以建立重要度評估模型，有助于更加準(zhǔn)確建立畸化操作剖面。同時(shí)對于可能造成重要度減少的情況做出了分級處理，能有有效的解決畸化操作剖面的準(zhǔn)確性構(gòu)造問題。

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【通聯(lián)編輯：梁書】