基于失效數(shù)據(jù)的軟件可靠性評估及分析工具的實現(xiàn)

楊明莉

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.19.010

摘 要：該文立足于現(xiàn)代計算機(jī)軟件應(yīng)用的現(xiàn)狀，闡釋了軟件可靠性的相關(guān)理論，并對軟件可靠性的方法進(jìn)行深入分析和探究，介紹了軟件可靠性增長模型及建模流程。此外，針對計算機(jī)軟件可靠性的應(yīng)用情況，在認(rèn)識模型預(yù)測準(zhǔn)確性技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計并完成了一個基于失效數(shù)據(jù)的軟件可靠性評價工具。最后，對設(shè)計出的軟件可靠性分析工具進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，以此來不斷強(qiáng)化計算機(jī)軟件新技術(shù)，從而推動我國現(xiàn)代計算機(jī)軟件的進(jìn)步和提高。

關(guān)鍵詞：軟件可靠性 失效數(shù)據(jù) 評估 分析工具

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）07（a）-0010-02

隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的節(jié)奏不斷加快，對信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要求也不斷提高，現(xiàn)代計算機(jī)軟件的應(yīng)用過程中，傳統(tǒng)的計算機(jī)軟件已經(jīng)不能夠滿足當(dāng)前社會發(fā)展的需求，因此需要開發(fā)出更多、更好的計算機(jī)軟件，以便不斷改進(jìn)和完善軟件工程中出現(xiàn)的不足。對于衡量和判斷軟件質(zhì)量的指標(biāo)，最為重要的是軟件的可靠性。通過從國內(nèi)外的多項統(tǒng)計報告中分析可知，各類計算機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的主要原因都是由于軟件發(fā)生錯誤，而其中軟件故障的概率占到了計算機(jī)系統(tǒng)整體的65%。因此，為了切實改善和提高軟件的使用質(zhì)量和可靠性，需要規(guī)范對軟件質(zhì)量的管理。另外，在對計算機(jī)軟件進(jìn)行評估的工作中，不可缺少軟件測試的環(huán)節(jié)，其中最為關(guān)鍵的步驟和流程是對軟件可靠性的測試。但是，在一般情況下，還需要考慮到計算機(jī)系統(tǒng)實際運行的情況，以便滿足計算機(jī)用戶的工作需求。

1 軟件可靠性的理論概述

1.1 軟件可靠性的概念

通常情況下，軟件可靠性是指在規(guī)定的條件下、規(guī)定的時間范圍內(nèi)，計算機(jī)軟件產(chǎn)品完成所設(shè)定的功能和工作的能力。其中，所謂的規(guī)定條件，即指在計算機(jī)系統(tǒng)中能夠滿足直接應(yīng)用該軟件產(chǎn)品或者是各個軟件能夠相互聯(lián)系運行應(yīng)用的系統(tǒng)狀態(tài)和輸入條件，也稱之為軟件運行時所需的外部條件。所謂的規(guī)定時間，即指計算機(jī)系統(tǒng)中的軟件實際運行的時間長度。所謂的規(guī)定功能，即指該軟件能夠滿足使用者所需要的特定服務(wù)，這是軟件產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)具有的功能。

1.2 軟件可靠性的特征量

軟件可靠性特征量，也稱之為軟件可靠性度量，主要是指對軟件產(chǎn)品的可靠性程度進(jìn)行定量的分析和評價，通常是從用戶的角度出發(fā)來設(shè)定產(chǎn)品的可靠性參數(shù)，而其參數(shù)一般需要結(jié)合幾個軟件可靠性變量來作為參考。但是，對于不同的計算機(jī)軟件，由于其實際的作用不同，所以對其設(shè)定的可靠性參數(shù)也會有所差別。

2 軟件可靠性的模型

在軟件可靠性的評估過程中，最為關(guān)鍵的是軟件可靠性模型。然而，在一般的工程應(yīng)用中，大致采用的是可靠性結(jié)構(gòu)模型和可靠性預(yù)計模型兩大類型。其中，可靠性結(jié)構(gòu)模型主要是通過利用對軟件可靠性的特征及其變化規(guī)律來反映出計算機(jī)系統(tǒng)中存在的數(shù)學(xué)方程；可靠性預(yù)計模型主要是通過可靠性特征來分析軟件失效與錯誤的聯(lián)系，并對其作出相應(yīng)的預(yù)計和評估，以此來反映兩者關(guān)系的數(shù)學(xué)方程。

3 基于失效數(shù)據(jù)的軟件可靠性評估

進(jìn)行軟件可靠性分析和評估的基礎(chǔ)和前提是收集到軟件的失效數(shù)據(jù)，其在整個計算機(jī)軟件可靠性評估過程中的作用是至關(guān)重要的。同時，判別軟件可靠性模型的假設(shè)是否存在合理性，也需要通過軟件失效數(shù)據(jù)來對此進(jìn)行驗證；對于軟件可靠性模型的設(shè)定是否精準(zhǔn)，以及其測算的數(shù)據(jù)結(jié)果是否精確等，都是通過對軟件失效數(shù)據(jù)來進(jìn)行檢測的。此外，由于對軟件可靠性的評估是建立在可靠性增長模型的基礎(chǔ)上的，所以需要通過利用已經(jīng)收集和分析好的軟件失效數(shù)據(jù)來構(gòu)建增長模型。同時，還要結(jié)合利用軟件可靠性評估方法，并且依據(jù)一定的原則來對軟件評估的模型進(jìn)行質(zhì)量分析。

通過對不同的失效數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析和探討可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)實描述中的失效數(shù)據(jù)曲線圖通常不是按照某個特定的軌跡和原則來繪制的，而其曲線的波動卻是比較明顯的。但正是由于這一因素的存在，制約了軟件可靠性模型的建立和選取。通常情況下，通過對軟件的失效數(shù)據(jù)采用不完整數(shù)據(jù)的處理方法，即對其進(jìn)行預(yù)處理，結(jié)合在實際過程中的假設(shè)模型，來判斷失效數(shù)據(jù)的分布情況，并以此獲取的數(shù)據(jù)集來逐層分解，以便降低軟件可靠性參數(shù)在估算過程中的失誤率，從而實現(xiàn)提高軟件可靠性評估準(zhǔn)確性的目的。

另一方面，通過采用趨勢分析方法可以有效地測試出計算機(jī)系統(tǒng)的可靠性程度，而該測試的方法主要有圖形測試和分析測試兩種類型。

4 軟件可靠性分析工具SRAT的設(shè)計及實現(xiàn)

在對軟件可靠性進(jìn)行分析時，都需要采用一種分析工具來處理、整合所收集到的失效數(shù)據(jù)，并根據(jù)實際的需求選取出合適的模型，來輔助完成對軟件可靠性評估、分析的工作。為此，需要設(shè)計出一套對軟件可靠性評估的工具。而對于該工具的具體設(shè)計情況如下：（1）首先，需要依據(jù)軟件可靠性的基本概念來選擇適合其運行的操作系統(tǒng)，以此來實現(xiàn)數(shù)據(jù)界面的聯(lián)結(jié)。（2）其次，用戶通過將之前所有的數(shù)據(jù)錄入到電腦的數(shù)據(jù)庫中，再利用數(shù)據(jù)庫的導(dǎo)入功能來將其轉(zhuǎn)移到計算機(jī)的系統(tǒng)中，以此來為以后的軟件可靠性評估提供理論依據(jù)。（3）接著，計算機(jī)系統(tǒng)將導(dǎo)入的數(shù)據(jù)，按照系統(tǒng)程序中的相關(guān)算法來進(jìn)行計算、整合、轉(zhuǎn)換，并結(jié)合相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型來實現(xiàn)對軟件可靠性的預(yù)測。（4）最后，經(jīng)過一系列的步驟之后，將得到的預(yù)測結(jié)果以及對其的評估結(jié)果展示給相關(guān)的軟件工作人員。

5 結(jié)語

隨著現(xiàn)代社會信息化程度的不斷深化，軟件工程的項目變得越來越多，軟件管理工作的難度也進(jìn)一步加大。該文從軟件可靠性的基本理論出發(fā)，構(gòu)建出一個系統(tǒng)、完整，且全面的計算機(jī)軟件可靠性的評估框架，并且在該理論框架下設(shè)計和開發(fā)出了一套對軟件可靠性評估的工具。具體來說，首先，需要收集所有相關(guān)的數(shù)據(jù)資料，利用其中的失效數(shù)據(jù)來實現(xiàn)對計算機(jī)軟件的基礎(chǔ)管理功能，并且將經(jīng)過預(yù)先處理和分析過的失效數(shù)據(jù)，結(jié)合可靠性模型的假設(shè)來估計出該模型的相關(guān)參數(shù)。其次，在對該模型的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行估算后，結(jié)合一定的計算方法和分析原則，并根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)一步確保模型參數(shù)值的可靠性和合理性。此外，由于在實際數(shù)據(jù)收集和整理的過程中，對于具體的失效數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確判斷存在一定的困難，為此，其所采取的分析方法和計算公式可能存在偏差，最終影響了對軟件可靠性的評估結(jié)果。綜上所述，雖然該文設(shè)計和實現(xiàn)了軟件可靠性評估工具，但是在實際的應(yīng)用中仍然存在不足之處，還需要更多的學(xué)者來其進(jìn)行改善和探索。

參考文獻(xiàn)

[1] 林睦炎.基于失效數(shù)據(jù)的軟件可靠性模型的選擇與預(yù)測研究及實現(xiàn)[D].昆明理工大學(xué)，2013.

[2] 王強(qiáng).構(gòu)件軟件可靠性分析理論與方法研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2012.