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標準可靠性模型及其評價標準 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、系統(tǒng)無法啟動、系統(tǒng)掛起及系統(tǒng)運行完全失去應(yīng)有運行軌跡等。比如：計算器無法正確的計算了或只要執(zhí)行計算系統(tǒng)就出錯等。局部失效，局部失效，主要是指系統(tǒng)當中的某一個或幾個模塊的功能失效，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)定的時間規(guī)定的時間 “運行時間”包括軟件系統(tǒng)運行后工作與掛起（開啟但空閑）的累計時間。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 可靠性模型及評價標準可靠性模型及評價標準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行評估和預(yù)測的。正確的選擇與運用可

4、靠性模型對于指導(dǎo)軟件可靠性設(shè)計與測試至關(guān)重要。錯誤的或不恰當?shù)倪x擇不適合的可靠性模型將會帶來錯誤的預(yù)測值,從而錯誤地指導(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 、模型的確定 7.2.1 可靠性模型可靠性模型單元劃分建模的影響示例單元劃分建模的影響示例每天產(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、靠性模型單元劃分建模的影響示例單元劃分建模的影響示例對應(yīng)的趨勢圖 7.2.1 可靠性模型可靠性模型單元劃分建模的影響示例單元劃分建模的影響示例每兩天產(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劃分建模的影響示例單元劃分建模的影響示例對應(yīng)的缺陷數(shù)變化趨勢圖 7.2.2 可靠性模型評價標準可靠性模型評價標準 評價標準：評價標準：基于合理的假設(shè) 模型假設(shè)是否合理是評價一個模型的基本條件，開始建立的模型如果是錯誤的，那么后續(xù)的工作都將是沒有意義

6、的。預(yù)測的有效性 模型實現(xiàn)的可操作性 預(yù)測的及時性 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系列的一個特例，其形狀參數(shù)為1。適合于單一衰減速為漸進的統(tǒng)計過程。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)雜度自然會增加，隱藏在軟件當中的潛在問題可能就會更多，所以軟件的規(guī)模是影響軟件可靠性重要因素之一 運行剖面運行剖面運行剖面越多，潛伏在軟件當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)計可靠性設(shè)計 軟件可靠性不完全是通過測試去發(fā)現(xiàn)的，也不完全是增強編碼能力可以達到的，對軟件的項目的前期進行可靠性設(shè)計也非常重要 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使用環(huán)境的擬合程度 7.3.2 系統(tǒng)的運行剖面與可靠性的關(guān)系系統(tǒng)的運行剖面與可靠性的關(guān)系軟件的運行剖面是用來描述軟件的實際可能發(fā)生的操作路徑的集合。運行剖面是否能代表、刻畫軟件的實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。運行剖面的構(gòu)造是一個自頂向下的層次結(jié)構(gòu)。7.3.3 可靠性測試可靠性測試p可靠性測試活動過程可靠性測試活動過程p構(gòu)造運行剖面p選取測試用例p準備測試環(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行的測試。是為了滿足軟件的可靠性指標要求，對軟件進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?？煽啃则炞C測試可靠性驗證測試 軟件可靠性驗證測試是為了驗證在給定的統(tǒng)計置信度下，軟件當前的可靠性水平是否滿足用戶的要求而進行的測試，即用戶在接收軟件時，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。 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誤的產(chǎn)生頻度推測錯誤的產(chǎn)生頻度 估算錯誤產(chǎn)生頻度的一種方法是估算平均失效等待時間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