Ch7-軟件可靠性度量和測試

1、第第 7章章 軟件可靠性度量和測試軟件可靠性度量和測試 7.1 軟件可靠性軟件可靠性 7.2 可靠性模型及其評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可靠性模型及其評價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 7.3 軟件可靠性測試和評估軟件可靠性測試和評估7.1 軟件可靠性軟件可靠性7.1.1 軟件失效的過程與類別軟件失效的過程與類別7.1.2 可靠性定義可靠性定義 7.1 軟件可靠性軟件可靠性硬件系統(tǒng)故障率與可靠性 7.1 軟件可靠性軟件可靠性軟件系統(tǒng)故障率與可靠性軟件系統(tǒng)故障率與可靠性 7.1.1 軟件失效過程與類別軟件不能完成規(guī)定的功能即“軟件失效”（failure）或稱“軟件故障”。如果軟件存在缺陷，它將永遠(yuǎn)的潛伏在軟件中，直到它被發(fā)現(xiàn)并得到正確修正。

2、反過來如果軟件在一定的環(huán)境下運(yùn)行正確，它也將繼續(xù)保持這種正確性，除非環(huán)境發(fā)生變化。軟件失效過程軟件失效過程7.1.1 軟件失效過程與類別軟件失效過程與類別系統(tǒng)失效，系統(tǒng)失效，主要是指由于軟件故障的發(fā)生而導(dǎo)致系統(tǒng)死機(jī)、系統(tǒng)無法啟動(dòng)、系統(tǒng)掛起及系統(tǒng)運(yùn)行完全失去應(yīng)有運(yùn)行軌跡等。比如：計(jì)算器無法正確的計(jì)算了或只要執(zhí)行計(jì)算系統(tǒng)就出錯(cuò)等。局部失效，局部失效，主要是指系統(tǒng)當(dāng)中的某一個(gè)或幾個(gè)模塊的功能失效，但并不影響其它模塊的正常使用。比如：一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的分布式軟件，由于網(wǎng)絡(luò)連接模塊的功能失效使得系統(tǒng)無法與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，但由于該系統(tǒng)支持離線工作，一旦網(wǎng)絡(luò)連接故障排除便可與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，這種情形我們

3、可以視之為軟件系統(tǒng)的局部失效。軟件失效類別軟件失效類別7.1.2 可靠性定義規(guī)定的時(shí)間規(guī)定的時(shí)間 “運(yùn)行時(shí)間”包括軟件系統(tǒng)運(yùn)行后工作與掛起（開啟但空閑）的累計(jì)時(shí)間。規(guī)定的環(huán)境條件規(guī)定的環(huán)境條件 環(huán)境條件指軟件的運(yùn)行環(huán)境。規(guī)定的功能規(guī)定的功能 規(guī)定的任務(wù)和功能可靠性是產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定可靠性是產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，對其無故障的概率度量稱為可靠度。功能的能力，對其無故障的概率度量稱為可靠度。 7.2 可靠性模型及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可靠性模型及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)7.2.1 可靠性模型可靠性模型軟件可靠性模型是用來指導(dǎo)我們對軟件可靠性進(jìn)行評估和預(yù)測的。正確的選擇與運(yùn)用可

4、靠性模型對于指導(dǎo)軟件可靠性設(shè)計(jì)與測試至關(guān)重要。錯(cuò)誤的或不恰當(dāng)?shù)倪x擇不適合的可靠性模型將會(huì)帶來錯(cuò)誤的預(yù)測值,從而錯(cuò)誤地指導(dǎo)軟件過程。模型分類模型分類 依據(jù)搜集數(shù)據(jù)的來源：動(dòng)態(tài)模型和靜態(tài)模型 模型建立模型建立確定預(yù)測參數(shù) 、數(shù)據(jù)搜集與分析 、模型選擇 、模型測試與評價(jià) 、模型的確定 7.2.1 可靠性模型可靠性模型單元?jiǎng)澐纸５挠绊懯纠龁卧獎(jiǎng)澐纸５挠绊懯纠刻飚a(chǎn)品缺陷數(shù)日期(單位:天)缺陷數(shù)日期(單位:天)缺陷數(shù)3月1日33月8日183月2日183月9日93月3日153月10日123月4日83月11日93月5日103月12日83月6日63月13日43月7日153月14日07.2.1 可靠性模型可

5、靠性模型單元?jiǎng)澐纸５挠绊懯纠龁卧獎(jiǎng)澐纸５挠绊懯纠龑?yīng)的趨勢圖 7.2.1 可靠性模型可靠性模型單元?jiǎng)澐纸５挠绊懯纠龁卧獎(jiǎng)澐纸５挠绊懯纠績商飚a(chǎn)品缺陷數(shù)日期(單位:2天)缺陷數(shù)3/1-3/2213/3-3/4233/5-3/6163/7-3/8333/9-3/10213/11-3/12173/13-3-1487.2.1 可靠性模型可靠性模型單元?jiǎng)澐纸５挠绊懯纠龁卧獎(jiǎng)澐纸５挠绊懯纠龑?yīng)的缺陷數(shù)變化趨勢圖 7.2.2 可靠性模型評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可靠性模型評價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：基于合理的假設(shè) 模型假設(shè)是否合理是評價(jià)一個(gè)模型的基本條件，開始建立的模型如果是錯(cuò)誤的，那么后續(xù)的工作都將是沒有意義

6、的。預(yù)測的有效性 模型實(shí)現(xiàn)的可操作性 預(yù)測的及時(shí)性 預(yù)測的覆蓋率 7.2.3 可靠性增長模型和指數(shù)模型可靠性增長模型和指數(shù)模型可靠性增長模型可靠性增長模型 時(shí)間間隔模型故障數(shù)目模型 指數(shù)模型指數(shù)模型 指數(shù)模型是Weibull系列的一個(gè)特例，其形狀參數(shù)為1。適合于單一衰減速為漸進(jìn)的統(tǒng)計(jì)過程。其累積分布函數(shù)CDF和概率分布函數(shù)PDF為：CDF: F(t) = 1-e-(t/c) = 1-et PDF : f(t) = (1/c) e-(t/c)C為尺度因子，t為時(shí)間，是C的倒數(shù)。在軟件可靠性應(yīng)用中， 是指故障檢測率也稱為故障率7.2.3 可靠性增長模型和指數(shù)模型可靠性增長模型和指數(shù)模型周缺陷數(shù)目指

7、數(shù)模型密度分布 7.2.3 可靠性增長模型和指數(shù)模型可靠性增長模型和指數(shù)模型缺陷數(shù)目指數(shù)模型累計(jì)分布 7. 軟件可靠性測試和評估軟件可靠性測試和評估7.3.1 影響軟件可靠性的因素影響軟件可靠性的因素軟件規(guī)模軟件規(guī)模 軟件規(guī)模越大，復(fù)雜度自然會(huì)增加，隱藏在軟件當(dāng)中的潛在問題可能就會(huì)更多，所以軟件的規(guī)模是影響軟件可靠性重要因素之一 運(yùn)行剖面運(yùn)行剖面運(yùn)行剖面越多，潛伏在軟件當(dāng)中遺漏的考慮不周全的問題可能就越多 開發(fā)方法開發(fā)方法開發(fā)人員素質(zhì)開發(fā)人員素質(zhì)可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) 軟件可靠性不完全是通過測試去發(fā)現(xiàn)的，也不完全是增強(qiáng)編碼能力可以達(dá)到的，對軟件的項(xiàng)目的前期進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)也非常重要 結(jié)構(gòu)化、面向?qū)?/p>

8、向、形式化開發(fā)的支持環(huán)境開發(fā)的支持環(huán)境開發(fā)過程中的各階段的模擬真實(shí)使用環(huán)境的擬合程度 7.3.2 系統(tǒng)的運(yùn)行剖面與可靠性的關(guān)系系統(tǒng)的運(yùn)行剖面與可靠性的關(guān)系軟件的運(yùn)行剖面是用來描述軟件的實(shí)際可能發(fā)生的操作路徑的集合。運(yùn)行剖面是否能代表、刻畫軟件的實(shí)際使用取決于可靠性工程人員對軟件的系統(tǒng)模式、功能、任務(wù)需求及相應(yīng)的輸入的分析，也取決于他們對用戶使用這些系統(tǒng)模式、功能、任務(wù)的概率的了解。運(yùn)行剖面構(gòu)造的質(zhì)量將對測試、分析的結(jié)果是否可信產(chǎn)生最直接影響。運(yùn)行剖面的構(gòu)造是一個(gè)自頂向下的層次結(jié)構(gòu)。7.3.3 可靠性測試可靠性測試p可靠性測試活動(dòng)過程可靠性測試活動(dòng)過程p構(gòu)造運(yùn)行剖面p選取測試用例p準(zhǔn)備測試環(huán)境p

9、測試執(zhí)行p數(shù)據(jù)收集p數(shù)據(jù)分析p失效糾正7.3.3 可靠性測試可靠性測試可靠性增長測試可靠性增長測試 軟件可靠性增長測試是為了滿足用戶對軟件的可靠性要求、提高軟件可靠性水平而對軟件進(jìn)行的測試。是為了滿足軟件的可靠性指標(biāo)要求，對軟件進(jìn)行測試可靠性分析修改再測試再分析再修改的循環(huán)過程?？煽啃则?yàn)證測試可靠性驗(yàn)證測試 軟件可靠性驗(yàn)證測試是為了驗(yàn)證在給定的統(tǒng)計(jì)置信度下，軟件當(dāng)前的可靠性水平是否滿足用戶的要求而進(jìn)行的測試，即用戶在接收軟件時(shí)，確定它是否滿足軟件規(guī)格說明書中規(guī)定的可靠性指標(biāo)。 7.3.4 7.3.4 可靠性測試結(jié)果分析和評估可靠性測試結(jié)果分析和評估推測錯(cuò)誤的產(chǎn)生頻度推測錯(cuò)誤的產(chǎn)生頻度 估算錯(cuò)誤產(chǎn)生頻度的一種方法是估算平均失效等待時(shí)間MTTF（Mean Time To Failure）。MTTF估算公式（Shooman模型）:故障累積曲線與故障檢出曲線 7.3.4 7.3.4 可靠性測試結(jié)果分析和評估可靠性測試結(jié)果分析和評估估算軟