定義必要的可靠性PPT課件

1、定義必要的可靠性趙建華南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系 可靠性的定量定義使我們能夠精確地平衡客戶(hù)對(duì)可靠性，交付日期和成本的要求，并更加有效地開(kāi)發(fā)和測(cè)試產(chǎn)品。失效/錯(cuò)誤 失效(failure) 是指系統(tǒng)運(yùn)行的行為對(duì)用戶(hù)要求的偏離，是面向用戶(hù)的概念。 只有在系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)候才可能有失效。 錯(cuò)誤(fault) 是指在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)引發(fā)或可能潛在地引發(fā)失效的缺陷。是面向開(kāi)發(fā)的概念。失效嚴(yán)重程度類(lèi)別（1） 失效嚴(yán)重程度類(lèi)別 一組單個(gè)出現(xiàn)時(shí)對(duì)用戶(hù)產(chǎn)生相同影響的失效。 指定失效的嚴(yán)重程度，主要是為了結(jié)合失效頻率來(lái)解決失效的優(yōu)先級(jí)。 分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 人員生命，成本，系統(tǒng)能力的影響。 還可能包括一些子標(biāo)準(zhǔn)：額外的運(yùn)行成本，修復(fù)和恢復(fù)成本，

2、。失效嚴(yán)重程度類(lèi)別（2） 不可能精確估算失效的影響。 根據(jù)成本劃分的失效嚴(yán)重程度類(lèi)以10倍的關(guān)系劃分。通常不超過(guò)四個(gè)級(jí)別。失效嚴(yán)重程度類(lèi)定義1100000210000-10000031000-1000040.95，那么近似計(jì)算=(1-R)/tR=1- t 其中表示失效強(qiáng)度，R表示可靠性，t表示時(shí)間?？煽啃院褪?qiáng)度的關(guān)系 如果要起8小時(shí)的可靠性為0.992，那么失效強(qiáng)度應(yīng)該為每1000小時(shí)1個(gè)失效。 每1000頁(yè)打印出現(xiàn)1次失效，可以轉(zhuǎn)換為8頁(yè)打印的可靠性為0.992?？捎眯院褪?qiáng)度（1） 可用性A表示在一段時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)以可接受的狀態(tài)工作的時(shí)間和總時(shí)間的比率A = tu/(tu+td) Tu

3、表示正常運(yùn)行的時(shí)間，td表示downtime.Td = tm tu， 其中tm表示每個(gè)失效導(dǎo)致的平均停機(jī)時(shí)間?？捎眯院褪?qiáng)度（2） A = 1 / (1+tm ) = (1-A)/A tm 比如：如果產(chǎn)品的可用性必須達(dá)到99%，并且停機(jī)時(shí)間為6分鐘，那么失效強(qiáng)度目標(biāo)大概是每小時(shí)0.1個(gè)失效。確定被開(kāi)發(fā)軟件的FIO（1） 如果產(chǎn)品需要開(kāi)發(fā)軟件組件，那么需要為這個(gè)組件設(shè)定FIO。 首先找出系統(tǒng)中預(yù)期的采辦組件的FI。 根據(jù)操作數(shù)據(jù)，提供商擔(dān)保，專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)來(lái)估計(jì)。 通過(guò)從對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)FIO減去采辦組件的FI，得到每個(gè)系統(tǒng)自記開(kāi)發(fā)的軟件的FIO。確定被開(kāi)發(fā)軟件的FIO（2） 以Fone Follower

4、為例，如果從硬件提供商那里得到數(shù)據(jù)，硬件組件的FI是每小時(shí)0.1個(gè)失效；操作系統(tǒng)在每小時(shí)10萬(wàn)次呼叫的情況下，每小時(shí)0.4個(gè)失效。轉(zhuǎn)換之后得到，采辦組件的失效強(qiáng)度為每百萬(wàn)次5次失效。 如果產(chǎn)品的FIO和采辦組件的FI有比較大的差別，可以考慮使用其他的組件來(lái)替代。 直接累加采辦組件的失效強(qiáng)度可以得到總采辦FI。 是一種近似的計(jì)算方法，但是比較有效。實(shí)際的FI低于計(jì)算得到的FI。指定策略以滿(mǎn)足FIO（1） 選擇正確的可靠性策略，在時(shí)間和金錢(qián)允許的情況下，盡可能提高滿(mǎn)足目標(biāo)的可能性。 可靠性策略的實(shí)施主要由系統(tǒng)工程師和系統(tǒng)架構(gòu)師完成，但是該策略對(duì)測(cè)試的影響也非常大。 三種策略： 錯(cuò)誤預(yù)防，錯(cuò)誤清除，

5、容錯(cuò)。指定策略以滿(mǎn)足FIO（2） 錯(cuò)誤預(yù)防 應(yīng)用適當(dāng)?shù)男枨螳@取方法， 進(jìn)行需求審查， 實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方法 進(jìn)行設(shè)計(jì)復(fù)查， 建立和執(zhí)行各種標(biāo)準(zhǔn)， 使用好的需求獲取工具和設(shè)計(jì)工具等。 錯(cuò)誤預(yù)防的有效性 通過(guò)估計(jì)進(jìn)行預(yù)防活動(dòng)之后的剩余錯(cuò)誤的比例來(lái)度量。指定策略以滿(mǎn)足FIO（3） 錯(cuò)誤清除 通過(guò)代碼審查和測(cè)試清除錯(cuò)誤。 代碼審查的有效性由審查之后遺留錯(cuò)誤的比例確定。 也許可以通過(guò)某種數(shù)據(jù)模型來(lái)估算剩余錯(cuò)誤數(shù)量。 測(cè)試的有效性可以通過(guò)測(cè)試之前的FI和測(cè)試之后的FI的比例來(lái)度量。 這樣的度量可以改進(jìn)我們的測(cè)試方法。指定策略以滿(mǎn)足FIO（4） 容錯(cuò) 容錯(cuò)必須通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 通過(guò)預(yù)測(cè)系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)哪些失效，并通過(guò)

6、冗余設(shè)計(jì)來(lái)對(duì)抗這些失效。指定策略以滿(mǎn)足FIO（5） 理論上，應(yīng)該通過(guò)平衡各種因素來(lái)選擇適當(dāng)?shù)牟呗裕翰呗缘拈_(kāi)銷(xiāo)，有效性，使用的范圍等。 一般可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇策略。 超可靠性：每1000小時(shí)2000失效；一般測(cè)試指定策略以滿(mǎn)足FIO（6） 通過(guò)操作剖面(Operation profiles)，可以確定將策略的重點(diǎn)放在哪里。 通過(guò)產(chǎn)品的前面一個(gè)版本的實(shí)際失效強(qiáng)度，和FIO比較以確認(rèn)工作的重點(diǎn)。 投入一定的工作量來(lái)改進(jìn)開(kāi)發(fā)過(guò)程。特殊情況 失效的其他劃分方法 為組件分配失效強(qiáng)度目標(biāo) 軟件安全性和超可靠性失效的其他劃分方法 為滿(mǎn)足特殊的目的，可以根據(jù)其他的特征對(duì)失效進(jìn)行分組。 組件 操作組 失效類(lèi)別 作業(yè)

7、角色為組件分配FIO（1） 由采辦軟件組件的FI以及產(chǎn)品的FIO來(lái)確定開(kāi)發(fā)部件的失效強(qiáng)度。一般沒(méi)有折衷過(guò)程。 但是，如果有多個(gè)不同層次的可選組件，那么我們可以考慮在不同的組件之間進(jìn)行FI和資金的分配。 首先，將系統(tǒng)劃分為適當(dāng)?shù)慕M件； 確定組件的失效目標(biāo)。為組件分配FIO（2） 劃分組件 主要依據(jù)系統(tǒng)配置的性質(zhì)，項(xiàng)目管理問(wèn)題以及管理較多組件的可靠性所需要的工作量或成本。 應(yīng)該盡可能將系統(tǒng)劃分為與現(xiàn)有可以重用的組件相似的組件。（可以更多地重用更加可靠的系統(tǒng)）為組件分配FIO（3） 確定FIO 估計(jì)已知的組件值 逐步分配組件的失效強(qiáng)度目標(biāo)以縮短系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)間，降低開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)或成本 根據(jù)組件的FIO，計(jì)算

8、系統(tǒng)的FI并和需求比較 修改組件的FIO，直到滿(mǎn)足需求。為組件分配FIO（4） 以Fone Follower為例 將整個(gè)系統(tǒng)分割成為3個(gè)部分：硬件，操作系統(tǒng)，應(yīng)用程序。 已經(jīng)確定系統(tǒng)的FIO為100失效/百萬(wàn)次呼叫。 硬件的可靠性為1失效/百萬(wàn)次呼叫 所以操作系統(tǒng)+應(yīng)用程序的總FI不超過(guò)99失效。 對(duì)于不同的FIO，同樣的軟件需要不同的成本和時(shí)間。根據(jù)選擇不同的開(kāi)發(fā)成本和周期，可以得到適當(dāng)?shù)拿總€(gè)組件的FIO。安全性與超可靠性（5） 軟件安全性是軟件可靠性的一個(gè)子集。 安全性表示避免災(zāi)難，而災(zāi)難顯然是一種特殊的失效。 軟件可靠性的理論，方法也都適用于軟件安全性。（容錯(cuò)，統(tǒng)計(jì)模型，） 軟件安全性和超可靠性密切相關(guān)。安全性與超可靠性（6） 超可靠性 一般指每執(zhí)行小時(shí)的錯(cuò)誤小于10-4次. 一般要求某些操作達(dá)到超可靠性，而不是整個(gè)系統(tǒng)。 硬件的超可靠性和一般時(shí)間相關(guān)，但是軟件的超可靠性只和執(zhí)行時(shí)間相關(guān)。安全性與超可靠性（7） 超可靠性的開(kāi)發(fā)費(fèi)用，時(shí)間，困難都非常