軟件可靠性模型

1、軟件可靠性模型趙建華模型 介紹使用失效數(shù)據(jù)進行失效強度估算和預測的理論基礎. 通過對影響軟件可靠性的一些主要因素進行建模，我們可以使用這樣的模型來指導我們的測試過程。主要因素包括： 錯誤引入的問題：和產(chǎn)品以及開發(fā)過程相關 錯誤消除：依賴于時間，測試用的操作剖面，以及消除錯誤的方法。 使用方法：由操作剖面決定。模型的確定 一個軟件可靠性模型指定了失效過程依賴于影響因素的通用的方式。 通過確立模型相應的參數(shù)，你可以得到特定于當前的產(chǎn)品的方式。確立的方法包括： 估算：將統(tǒng)計推論過程作用于系統(tǒng)的失效數(shù)據(jù)。 預測：根據(jù)產(chǎn)品和開發(fā)過程，在程序執(zhí)行之前就可以得到這些參數(shù)的值。模型的用途 你確定了特定于當前的

2、產(chǎn)品的依賴方式后，可以分析失效過程的很多特性。包括： 任何一個時間點出現(xiàn)的平均失效數(shù)目。 在一個時間段內(nèi)出現(xiàn)的平均失效數(shù)目。 在任意一個時間點上的失效強度。 失效區(qū)間的概率分布。模型的標準 一個好的軟件可靠性模型有幾個重要的特性： 能夠給出系統(tǒng)的失效行為的很好的預測。 可以計算有用的量。 簡單。 應用范圍廣 基于合理的假設。模型的一般特性 軟件可靠性模型通常假設失效之間是相互獨立的。 失效的產(chǎn)生需要兩個條件：錯誤引入/錯誤被輸入狀態(tài)激活。這兩個條件都是隨機的。 根據(jù)對實際項目的調(diào)查，失效之間沒有發(fā)現(xiàn)很強的關聯(lián)性。隨機過程（1） 因為將錯誤引入代碼和在任何時刻該執(zhí)行那個代碼的過程依賴于大量的隨時

3、間變化的變量的值，因此，我們可以考慮使用隨機過程來描述這樣的情況。 失效的時間的隨機性。 一個給定時段內(nèi)的失效個數(shù)的隨機性。隨機過程（2） Ti：發(fā)生第I個失效的時間的隨機變量。其實例用ti表示 Ti: 在第I-1個失效和第I個失效之間的時間的隨機變量。其實例用ti表示。 M(t)表示到達時間t時所經(jīng)歷的失效的個數(shù)的隨機過程，其實例為m(t)。 u(t) = E(M(t)表示在時刻t中預期發(fā)生的失效數(shù)目。 (t)=du(t) / dt表示失效強度。有/無錯誤清除（1） 軟件可靠性模型必須描述兩種不同的情況： 無錯誤清除的過程：主要發(fā)生在確認測試和現(xiàn)場操作中。測試人員標記出錯誤，沒有調(diào)試人員，或

4、者調(diào)試人員要等到下一個版本中才改正錯誤。 帶有錯誤清除的過程：主要發(fā)生才可靠性增長測試中，測試人員標記出錯誤之后，調(diào)試人員將很快改正錯誤。有/無錯誤清除（2） 無錯誤清除的過程中，軟件的失效密度是常量。我們可以使用泊松隨機過程來建模。 對于帶錯誤清除過程的模型，常見的模型都假設： 錯誤清除是瞬間完成的。 錯誤清除過程是完美的，不會引入新的錯誤。推薦模型 對于實踐者來說，知道幾個有效的模型就可以完成任務了。 兩個模型 基本模型（或者指數(shù)模型） 對數(shù)泊松模型 這兩個模型都使用執(zhí)行時間作為FI的度量。需要的時候可以轉(zhuǎn)換成為日歷時間。 兩個模型都假設失效的發(fā)生遵循一個隨機過程：非均態(tài)泊松過程。模型比較

5、：失效強度和已發(fā)現(xiàn)失效（1） 失效強度和已發(fā)現(xiàn)失效之間的關系： 對于基本模型，每發(fā)現(xiàn)一個失效而引起的失效強度的降低時固定的。 對于對數(shù)模型，先發(fā)現(xiàn)的失效對失效強度的影響比較大。 兩個模型中，失效強度和已發(fā)現(xiàn)失效的關系： 0001(B)(P)e 模型比較：失效強度和已發(fā)現(xiàn)失效（2） 上頁中兩個函數(shù)的圖形表示：模型比較：失效強度和已發(fā)現(xiàn)失效（3） 適用的范圍：兩個模型各自有比較使用的地方： 基本模型：比較適合于操作剖面具有一致性的系統(tǒng)。主要原因是：蘊涵于操作中的錯誤將以比較相同的幾率發(fā)生。 對數(shù)模型：比較適合于操作剖面不均勻的系統(tǒng)。此時，比較常用的操作中蘊含的錯誤將首先被發(fā)現(xiàn)，而改正這樣的錯誤對于

6、FI的影響確實比較大。模型比較期望可以找到的失效（1） 兩個模型都認為，隨著時間的進展，測試者將發(fā)現(xiàn)越來越多的失效。但是 基本模型認為測試者發(fā)現(xiàn)的失效個數(shù)是有限的。 指數(shù)模型認為測試者將發(fā)現(xiàn)越來越多的失效，并且失效的個數(shù)沒有上限。模型比較期望可以找到的失效（2） 找到的失效對于執(zhí)行時間的函數(shù)。 000011ln1(B)(P)e 模型比較失效強度和執(zhí)行時間的關系 兩個模型中，失效強度對于時間的函數(shù)：00Initial failure intensityTotal failuresDecay parameter 00000(B)(P)1e 模型比較模型參數(shù)（1） 兩個模型都使用兩個參數(shù)來描述。 初始失效強度 失效強度的變化參數(shù)。ParameterBasicLogarithmic PoissonInitial failure intensity00FI changeTotal failuresv0FI decay parameter模型比較用于失效強度數(shù)值預測 可以