軟件可靠性增長(zhǎng)模型的修改

1、 軟件可靠性增長(zhǎng)模型的修改李紅霞,孟憲云,李寧燕山大學(xué)理學(xué)院,河北秦皇島(066004摘要:以往建立的一些基于失效嚴(yán)重程度分類的軟件可靠性增長(zhǎng)模型沒有考慮嚴(yán)重程度可以隨失效時(shí)間而發(fā)生變化的情況。本文考慮了此種情況,對(duì)NHPP模型進(jìn)行了修改,并對(duì)新模型進(jìn)行了求解和評(píng)價(jià)。關(guān)鍵詞:軟件可靠性增長(zhǎng)模型;失效嚴(yán)重程度分類;NHPP模型中圖分類號(hào):TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A1. 前言隨著人們對(duì)于軟件可靠性度量的進(jìn)一步要求,可靠性建模的最優(yōu)方法成為軟件可靠性領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。經(jīng)典的軟件可靠性模型的一些假設(shè)條件往往過于苛刻,與實(shí)際環(huán)境不符.這就促使我們找到更合理的假設(shè)條件,去彌補(bǔ)這些缺陷。隨著人們對(duì)于失效嚴(yán)

2、重程度的不同認(rèn)識(shí)的加深,已經(jīng)建立了一些基于失效嚴(yán)重程度分類的軟件可靠性增長(zhǎng)模型,但這些模型的假設(shè)只是將失效程度固定地分為了幾類。實(shí)驗(yàn)證明,嚴(yán)重程度可以隨失效時(shí)間而發(fā)生變化1,從而我們應(yīng)該考慮嚴(yán)重程度變化對(duì)軟件可靠性增長(zhǎng)模型所帶來的影響。2. 分析失效嚴(yán)重程度分類1是一組單個(gè)出現(xiàn)時(shí)對(duì)用戶產(chǎn)生相互影響的失效,對(duì)失效指定嚴(yán)重程度,主要是為了結(jié)合失效頻率來解決失效的優(yōu)先級(jí).嚴(yán)重程度隨失效時(shí)間發(fā)生變化,反映到量的變化是失效頻率發(fā)生變化,從而改變了失效的優(yōu)先級(jí),同時(shí)嚴(yán)重程度的改變,體現(xiàn)了排錯(cuò)任務(wù)的不完全,它將嚴(yán)重程度級(jí)別進(jìn)行了修改,或者使其降級(jí),或者使其升級(jí)。對(duì)失效進(jìn)行嚴(yán)重程度分類有不同的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn).常見的

3、分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)包括對(duì)人員生命、成本和系統(tǒng)能力的影響。這些分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)又包括很多子標(biāo)準(zhǔn),有些子標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于特定應(yīng)用系統(tǒng)來說是很重要的。例如,成本影響可能包括額外的運(yùn)行成本,修復(fù)和恢復(fù)成本?，F(xiàn)有或潛在業(yè)務(wù)機(jī)會(huì)的損失。系統(tǒng)能力影響可能包括關(guān)鍵數(shù)據(jù)損失可恢復(fù)性和停機(jī)時(shí)間等子標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于可用性很重要的系統(tǒng),導(dǎo)致更長(zhǎng)停機(jī)時(shí)間的失效常常被分配更高的失效嚴(yán)重程度類。特別注意的是,嚴(yán)重程度可以隨失效發(fā)生的時(shí)間而發(fā)生變化。例如,在有很多顧客正在等待服務(wù)的中午,銀行系統(tǒng)的失效要比其他時(shí)間的失效嚴(yán)重程度高。在定義要使用的失效嚴(yán)重程度類時(shí),經(jīng)驗(yàn)表明最好的方法是集體討論需要考慮的所有可能的導(dǎo)致失效的因素,然而逐步確定最重要的失效。一般說

4、來,失效嚴(yán)重程度類的影響分布很廣泛,因?yàn)椴豢赡芎軠?zhǔn)確地估計(jì)影響。例如,根據(jù)成本劃分的失效嚴(yán)重程度類可以以10倍的關(guān)系劃分。通常失效嚴(yán)重程度類不會(huì)多于四個(gè)級(jí)別,所代表的影響范圍大約是1000倍。更大的影響不常見,最小類的影響很微小,因此基本上可以不予考慮。這里我們只按某種分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)將失效分為兩個(gè)等級(jí)。如圖表1所示: 表1 按某種分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)劃分的失效嚴(yán)重程度類失效嚴(yán)重程度分類 失效頻率1類P(t 2類1-P(tP(t表示1類失效產(chǎn)生的頻率,它隨著時(shí)間的改變,會(huì)發(fā)生改變,從而體現(xiàn)了失效嚴(yán)重程度級(jí)別的改變。3. 模型及假設(shè)下面我們將基于NHPP 模型來進(jìn)行考慮:G-O 模型的基本假設(shè)如下2:1軟件在與預(yù)期

5、的操作環(huán)境相似的條件下運(yùn)行;2軟件的失效遵循NHPP 過程;3故障一旦被發(fā)現(xiàn),立即被排除,并且不應(yīng)入新的故障;4在任何時(shí)候軟件的失效強(qiáng)度與軟件中隱藏的故障數(shù)成正比;5每個(gè)故障的嚴(yán)重性和被檢測(cè)到的可能性大致相同;6累計(jì)故障數(shù)的期望函數(shù)(t m 是一個(gè)有界單調(diào)增函數(shù),并滿足(00l i m (t m m t a = (1其中,a 是最終可能被檢測(cè)出的故障總數(shù)。根據(jù)前面的假設(shè),函數(shù)(t m 可以用下面的公式計(jì)算:dtt dm (=(t m a b (2b 是故障檢測(cè)率。 根據(jù)方程(1解方程(2得1(bt e a t m = (3因此,失效強(qiáng)度函數(shù)(t 為:(t =dt t dm (=bt abe (

6、44. 主要工作我們對(duì)假設(shè)條件3,5進(jìn)行修改:3故障一旦被發(fā)現(xiàn),立即進(jìn)行排錯(cuò),但排錯(cuò)不完全,即排除效率不是百分之百,不引入新的故障;5每個(gè)故障的嚴(yán)重性和被檢測(cè)到的可能行不通,根據(jù)失效嚴(yán)重程度進(jìn)行分類,造成同一級(jí)別失效嚴(yán)重程度的故障被檢測(cè)到的可能性大致相同。根據(jù)分析可得(1111t m t aP b dt t dm t = (5(1(2222t m t P a b dt t dm t = (6 (1t 、(2t 分別表示1類和2類失效的失效強(qiáng)度函數(shù)。 (1t m 、(2t m 分別表示1類和2類失效的累積故障數(shù)的期望函數(shù)。 設(shè)為1b 、2b 分別表示1類和2類失效的故障檢測(cè)率,利用邊界條件 00

7、(1=m 00(2=ma t m t m t =+(lim 21 (7得兩類失效的總的累積故障數(shù)的期望函數(shù)(21t m t m t m +=+=(010111d P ab d e P ab e tt b t b (1(1(0022222d P d e P t e b ab e t t b t b t b +(85. 對(duì)修改后所得模型進(jìn)行評(píng)價(jià)修改后的模型在以下幾個(gè)方面有所改進(jìn):(1實(shí)際中不同的故障具有不同的檢測(cè)率。(2在實(shí)際排錯(cuò)過程中,并不是每個(gè)錯(cuò)誤都能完全排除,可能將其嚴(yán)重程度級(jí)別降低,甚至將其嚴(yán)重程度級(jí)別加強(qiáng)。容錯(cuò)技術(shù)就是降低失效嚴(yán)重程度。(3亦可考慮排錯(cuò)過程可以引入新錯(cuò)誤,只需對(duì)模型在進(jìn)一

8、步修改。+=(1(21222111dt t dm dt t dm t dtt da t m t P t a b t t m t P t a b t (9 (t a 為與時(shí)間相關(guān)的故障總數(shù)函數(shù),包括軟件中的初始故障數(shù)和故障排除時(shí)引入的新故障。(t 在t 時(shí)刻,向軟件系統(tǒng)中引進(jìn)故障的概率。 參考文獻(xiàn)1 John D.Musa著.軟件可靠性工程M,韓柯譯,北京:機(jī)械工業(yè)出版社2003 27-622 劉宏偉.非齊次泊松過程類軟件可靠性增長(zhǎng)模型研究D哈爾濱工業(yè)大學(xué)2004。3鄭紅軍,徐仁佐,高俊鵬.NHPP模型完全排錯(cuò)假設(shè)的修改J計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用2005,7 49-50The Modification

9、of Software Reliability Growth ModelLi Hongxia, Meng Xianyue, Li NingCollege of sciences, Yanshan university, qinhuangdao, hebei(066040AbstractBased on past failure to establish the extent of the classification of software reliability growth model can be considered as serious lapse of time and changes in circumstances. In this paper considers the situation of the NHPP model changed, the new model was solved and evaluation.Keywords: Software reliability growth mod