計算機軟件論文軟件可靠性及其測試分析

1、計算機軟件論文：軟件可靠性及其測試分析摘 要：系統(tǒng)分析了軟件的可靠性以及目前軟件可靠性測試的完整流程，重點介紹了軟件可靠性評估的方法和步驟。隨著信息技術的發(fā)展，軟件產(chǎn)品在社會生活的各個領域應用越來越廣泛，其質量好壞所產(chǎn)生的潛在影響也越來越大。關鍵詞：軟件可靠性；可靠性測試；可靠性評估0引言隨著計算機和軟件在各行業(yè)中應用的日益廣泛和深入，軟件故障正逐漸成為導致計算機系統(tǒng)失效和停機的主要因素。一些重要領域，例如軍用作戰(zhàn)系統(tǒng)、民航指揮系統(tǒng)、銀行支付系統(tǒng)等，一旦發(fā)生嚴重級別的軟件失效，輕則造成經(jīng)濟損失，重則危及人們的生命安全，甚至國家安全。因此，發(fā)展以發(fā)現(xiàn)軟件可靠性缺陷為目的的可靠性測試技術迫在眉睫。

2、1軟件可靠性的定義在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)，軟件不引起系統(tǒng)失效的概率，該概率是系統(tǒng)輸入和系統(tǒng)使用的函數(shù)，也是軟件中存在的缺陷函數(shù)。系統(tǒng)輸入將確定是否會遇到已存在的缺陷。在規(guī)定的時間周期內(nèi)，在所述條件下程序執(zhí)行所要求的功能的能力。2軟件可靠性測試軟件可靠性測試是軟件測試的一種形式，是針對軟件的某個重要質量特性，使用一定的測試用例對軟件可靠性進行測試的過程，其目的可歸納為三個方面：發(fā)現(xiàn)軟件系統(tǒng)在需求、設計、編碼、測試、實施等方面的各種缺陷；為軟件的使用和維護提供可靠性數(shù)據(jù)；確認軟件是否達到可靠性的定量要求。軟件可靠性測試由可靠性目標的確定、運行剖面的開發(fā)、測試用例的設計、測試實施、測試結果的

3、分析等主要活動組成，完整的可靠性測試過程如圖1所示。2.1定義運行剖面要得到準確的軟件可靠性估計必須像在現(xiàn)場真實使用一樣對軟件進行測試，運行剖面就是定量地刻畫軟件使用的方式。軟件運行剖面（歐空局）：對系統(tǒng)使用條件的定義，即系統(tǒng)的輸入值用其按時間或者它們在可能輸入范圍內(nèi)的出現(xiàn)概率的分布來定義：運行剖面運行，發(fā)生的概率。如X、Y為兩個不相交的元素，發(fā)生的概率分別為0.8、0.2，則剖面為：X，0.8、Y，0.2。以銀行的ATM系統(tǒng)為例，剖面定義如圖2所示。2.2可靠性測試用例設計一個典型的測試用例包括以下組成部分：測試用例標識；被測對象；測試環(huán)境及條件；測試輸入；操作步驟；預期輸出；判斷準則；測試

4、對象的特殊需求?？煽啃詼y試的主要目的是評估軟件系統(tǒng)的可靠性，因此除了一般情況之外，還要著重考慮和可靠性密切相關的一些情況，如表1所示。2.3可靠性測試的實施可靠性測試的難點在于判斷測試用例的運行成功與否。在控制系統(tǒng)及其類似的軟件中，失效通常由詳細說明、CPU時間或者時鐘時間來客觀定義。而一般應用系統(tǒng)，失效的定義需要引入主觀性因素，不僅取決于程序是否符合需求說明的要求，也取決于指定的性能是否能達到用戶的期望。軟件的可靠性數(shù)據(jù)是可靠性評價的基礎，應使用多臺計算機同時運行軟件，增加累計運行時間，來獲得更多的可靠性數(shù)據(jù)。用時間定義的軟件可靠性數(shù)據(jù)主要有以下幾類：失效時間數(shù)據(jù)，發(fā)生一次失效所積累經(jīng)歷的時

5、間；失效間隔時間數(shù)據(jù)，兩次失效的時間間隔；分組時間內(nèi)的失效數(shù)，某個時間段內(nèi)發(fā)生的失效數(shù)；分組時間累積失效數(shù)，到某個區(qū)間的累積失效數(shù)。此外，要在測試過程中如實、規(guī)范地記錄這些數(shù)據(jù)，以便為得到客觀的可靠性評價奠定基礎。2.4軟件可靠性評估軟件可靠性的評估過程包括三個階段的內(nèi)容：選擇可靠性模型、收集可靠性數(shù)據(jù)、可靠性評估和預測。軟件可靠性模型軟件可靠性模型的基本組成有：模型假設、性能度量、參數(shù)估計方法和數(shù)據(jù)要求。下面以廣義指數(shù)模型為例進行詳細介紹。廣義指數(shù)模型，是GBT 155322008計算機軟件測試規(guī)范推薦的四種軟件可靠性模型之一，它將幾個眾所周知的模型表歸納為一個形式，用一組公式來表示有指數(shù)危

6、險的若干模型，以簡化建模過程。它的主要概念是，失效發(fā)生率正比于軟件中殘留的故障數(shù)，在兩次失效之間失效率保持恒定，且每個故障被排除之后失效率降低相同的量，可以用來預測：經(jīng)過給定的時間將發(fā)生的失效數(shù)；軟件生存期內(nèi)發(fā)生失效的最大數(shù)；在給定時間之后將發(fā)生失效的最大數(shù)；在給定時間以前所糾正的故障數(shù)；糾正給定數(shù)目故障所需的時間。（1）模型假設廣義指數(shù)模型的基本假設是：失效率正比于程序當前含有的故障數(shù)；所有失效發(fā)生概率相等且相互獨立；每個失效的嚴重性級別相同；軟件的運行方式與預期的使用方式相似；引起失效的故障都被立即糾正且不引入新的故障。（2）函數(shù)表達式從簡單的軟件危險函數(shù)開始，即Z（x）KE0Ec（x）（

7、1）其中：x是測定項目進展的時間或資源變量；E0是程序中引起失效的初始故障數(shù)；Ec是花費x單位的時間或工作量，夠發(fā)現(xiàn)并糾正的故障數(shù)；K是比例常數(shù)：每個資源單位或者間單位，每個殘留故障所引起的失效數(shù)。則殘留故障數(shù)Er可以表示為：ErZ（x）K=E0Ec（x）（2）（3）參數(shù)估計采用矩量法，在兩個不同的x值處將均值匹配。設總運行為n，成功運行數(shù)為r，失效前時間序列為t1、t2、tnr，無運行時間序列為T1、T2、Tr，得到：Z（x）失效（x）時間（x）nrH（3）其中：Hnri1tiri1Ti（4）取兩個不同的時刻：Z（x1）n1r1H1KE0Ec（x1）（5）Z（x2）n2r2H2KE0Ec（x

8、2）（6）聯(lián)立（5）、（6）方程式求解，得到參數(shù)估計量：E贊0Ec（x1）Z（x1）Z（x2）Ec（x2）1Z（x1）Z（x2）Z（x2）Ec（x1）Z（x1）Ec（x2）Z（x2）Z（x1）（7）K贊Z（x1）E贊0Ec（x1）Z（x2）Z（x1）Ec（x1）Ec（x2）（8）受到建模計算等的限制，各個模型或多或少存在一定的缺。比如廣義指數(shù)模型，它不考慮每個失效可能依賴于其他失、假設故障糾正過程中不引入新的故障等，這些在實際軟件統(tǒng)中是很難做到的。因此，在選擇、設計使用模型的時候我們該考慮多方面的因素，既要做合理的假設，也要避免嚴重不符合實際的情況?？煽啃詳?shù)據(jù)的收集可靠性數(shù)據(jù)主要是指軟件失效數(shù)

9、據(jù)，是軟件可靠性評價的基礎，主要是在軟件測試、實施階段收集的，在軟件工程的需求、設計和開發(fā)階段的可靠性活動，也會產(chǎn)生影響較大的其他可靠性數(shù)據(jù)?？煽啃詳?shù)據(jù)的收集工作必須貫穿于整個軟件生命周期。受軟件開發(fā)過程中的復雜性以及潛在因素的影響，可靠性數(shù)據(jù)的收集工作往往比較困難。首先，需要及早確定所采用的可靠性模型，以確定需要收集的可靠性數(shù)據(jù)，并明確定義一些術語和記錄規(guī)范，如時間、失效、失效嚴重度等。同時，還要制定可實施性較強的可靠性數(shù)據(jù)收集計劃，抽取部分開發(fā)人員、質量保證人員、測試人員、用戶業(yè)務人員參加。軟件可靠性的評估和預測軟件可靠性評估和預測以軟件可靠性模型分析為主，同時作為可靠性模型的補充、完善和修正，也要在模型之外運用一些統(tǒng)計技術和手段對可靠性數(shù)據(jù)進行分析。3結束語軟件可靠性是軟件質量指標體系中極為重要的質量指標之一，軟件可靠性指標的高低直接決定了軟件是否能穩(wěn)定、可靠地工作。軟件系統(tǒng)和軟件測試過程高度復雜，影響軟件可靠性行為的因素有許多。基于數(shù)學模型的軟件可靠性測試也不是萬能的，目前不可能將軟件系統(tǒng)中存在的錯誤都排除。但是，經(jīng)過可靠性測試的軟件系