軟件可靠性與測試方法探析

1、軟件可靠性與測試方法探析摘要：介紹了軟件可靠性的概念，從分析影響軟件可靠性的因素開始，提出了提高軟件可靠性的方法，進而引出了軟件可靠性測試的定義以及進行軟件可靠性測試的目的，闡述了進行軟件可靠性測試的方法。關(guān)鍵詞：可靠性；軟件可靠性；軟件測試；可靠性測試軟件可靠性工程概述隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，軟件的規(guī)模越來越大，復(fù)雜性越來越高，軟件可靠性的有效控制變得越來越復(fù)雜，研究和分析軟件可靠性要求的特點，建立和完善軟件可靠性設(shè)計技術(shù)和測試技術(shù)成為提高軟件產(chǎn)品質(zhì)量非常迫切而重要的課題。可靠性的定義長期以來，學(xué)術(shù)界對軟件可靠性的確切含義一直存在爭議。爭論的焦點主要集中在硬件可靠性的定義是否能夠直接引申到

2、軟件領(lǐng)域，軟件的正確性是否能等同于可靠性。經(jīng)過長期的爭論和研究，1983年美國IEEE計算機學(xué)會對“軟件可靠性”做出了如下兩點定義：（1）在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)，軟件不引起系統(tǒng)失效的概率，該概率是系統(tǒng)輸入和系統(tǒng)使用的函數(shù)，也是軟件中存在的錯誤的函數(shù)；系統(tǒng)輸入將確定是否遇到已存在的錯誤。（2）在規(guī)定的時間周期內(nèi)，在所述條件下程序執(zhí)行所要求的功能的能力影響軟件可靠性的因素軟件可靠性表明了一個軟件按照客戶的需求和設(shè)計的目標(biāo)，執(zhí)行其功能的正確程度。這要求一個可靠的軟件應(yīng)該具有正確性、健壯性、完備性以及一致性的特點。正是因為軟件中的缺陷引起了軟件故障，使軟件不能滿足需求。軟件缺陷的形成如表1所示

3、。通過對這些軟件缺陷形成原因的分析可以看出，為了保證軟件的可靠性，必須對軟件開發(fā)過程采取措施，消除各階段活動中各有關(guān)因素存在的問題（即要實施軟件工程化）才能使軟件可靠性得到提高。提高軟件可靠性的方法在軟件結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計中，軟件可靠性的基礎(chǔ)是軟件工程化技術(shù)，它提出了一些軟件開發(fā)的基本原則和要求。軟件設(shè)計采用自頂而下和模塊化設(shè)計的方法，建立一套結(jié)構(gòu)良好的程序系統(tǒng)，將軟件設(shè)計成由相對獨立、功能單一的模塊組成的系統(tǒng)，使軟件的耦合度最弱、內(nèi)聚度最高且能使軟件便于測試與維護。軟件規(guī)模與復(fù)雜度是影響軟件可靠性的一個主要因素。把一個大的系統(tǒng)劃分成相對獨立的模塊，降低了系統(tǒng)實現(xiàn)難度，從而降低了軟件在實現(xiàn)過程中

4、出錯的可能性，有利于提高軟件可靠性。上述方法都是在軟件的設(shè)計階段，為了進一步提高可靠性，必須進行有針對性的軟件測試，即軟件可靠性測試。軟件可靠性測試軟件可靠性測試的定義測試是指為了發(fā)現(xiàn)軟件中的錯誤而采用人工或自動的手段來運行某個程序的過程。但是在不同的開發(fā)階段、對于不同的人員，測試的任務(wù)是不同的。軟件可靠性測試是指為了保證和驗證軟件的可靠性要求而對軟件進行的測試。其采用的是按照軟件運行剖面對軟件進行隨機測試的測試方法。軟件可靠性測試目的軟件可靠性測試是指為了保證和驗證軟件的可靠性要求而對軟件進行的測試。其采用的是按照軟件運行剖面（對軟件實際使用情況的統(tǒng)計規(guī)律的描述）對軟件進行隨機測試的測試方法

5、。通過軟件可靠性測試可以達到以下目的：（1）有效地發(fā)現(xiàn)程序中影響軟件可靠性的缺陷，從而實現(xiàn)可靠性增長：軟件可靠性是指“在規(guī)定的時間內(nèi)，規(guī)定的條件下，軟件不引起系統(tǒng)失效的能力，其概率度量稱為軟件可靠度?！避浖摹耙?guī)定的條件”主要包括相對不變的條件和相對變化的條件，相對不變的條件如計算機及其操作系統(tǒng)；相對變化的條件是指輸入的分布，用軟件的運行剖面來描述。按照軟件的運行剖面對軟件進行測試一般先暴露在使用中發(fā)生概率高的缺陷，然后是發(fā)生概率低的缺陷。而高發(fā)生概率的缺陷是影響產(chǎn)品可靠性的主要缺陷，通過排除這些缺陷可以有效地實現(xiàn)軟件可靠性的增長。（2）驗證軟件可靠性滿足一定的要求：通過對軟件可靠性測試中觀測

6、到的失效情況進行分析，可以驗證軟件可靠性的定量要求是否得到滿足。3）估計、預(yù)計軟件可靠性水平：通過對軟件可靠性測試中觀測到的失效數(shù)據(jù)進行分析，可以評估當(dāng)前軟件可靠性的水平，預(yù)測未來可能達到的水平，從而為開發(fā)管理提供決策依據(jù)。軟件可靠性測試中暴露的缺陷既可以是影響功能需求的缺陷也可以是影響性能需求的缺陷。軟件可靠性測試方法可靠性測試策略選擇從測試的策略來講，可靠性測試的方法可分為兩種：白盒測試和黑盒測試。白盒測試是一種按照程序內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)和編碼結(jié)構(gòu)設(shè)計并執(zhí)行測試用例的測試方法，又稱為基于代碼的測試，采用這種測試方法，測試人員必須看到被測的源程序，分析程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從檢查程序的邏輯著手設(shè)計測試

7、用例。一般來說，白盒測試根據(jù)覆蓋要求設(shè)計測試用例，設(shè)計的測試用例要完成語句覆蓋、判定覆蓋、條件覆蓋、判定/條件覆蓋，并達到一定的覆蓋比例要求。白盒測試需要將被測程序在測試環(huán)境下運行，并能在運行過程中跟蹤程序的執(zhí)行路徑。黑盒測試又稱功能測試。在進行黑盒測試時，將軟件看作一個黑盒，不考慮程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只需知道軟件的輸入、輸出對應(yīng)關(guān)系或者軟件的功能，因此，黑盒測試是從客戶角度出發(fā)的測試。它根據(jù)開發(fā)方提供的軟件需求規(guī)格說明書來設(shè)計測試用例，按照測試用例的要求運行被測程序。黑盒測試著重于驗證軟件功能和性能的正確性，常見的測試項目包括功能測試、性能測試、邊界測試、余量測試以及強度測試等。顯然，如果軟件的

8、外部特性本身存在問題，僅僅通過黑盒測試是無法發(fā)現(xiàn)的軟件可靠性測試從理論上講是一種黑盒測試，因為它不需要了解程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及如何實現(xiàn)等問題，它是面向需求、面向使用的測試，但從驗證編碼的正確性方面來講，白盒測試又是可靠性測試中不可或缺的一部分，因此，要提高軟件可靠性，最好采用以黑盒測試為主，結(jié)合白盒測試的方法進行互補測試?；诠δ芷拭娴目煽啃詼y試方法軟件的可靠性是視使用者如何對軟件進行操作而定的，同一個軟件，使用者的操作方式不同，軟件的可靠性也會隨之產(chǎn)生變化。因此，用戶使用軟件的方式對于軟件可靠性測試十分重要。而用戶使用軟件的方式就是所謂的軟件功能剖面。任何一個軟件系統(tǒng)在使用過程中，各個軟件功能

9、剖面的使用概率是不同的，因此，在進行可靠性測試時，首先要確定軟件的功能剖面，由軟件功能剖面來指導(dǎo)可靠性測試工作。測試方案的確定首先需要確定軟件的功能剖面。通過對使用者使用軟件的實際情況以及使用者給出的經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行分析，隨后確定每條功能路徑在系統(tǒng)中的使用概率，并以此為依據(jù)隨機選取一定數(shù)量的測試用例，最終確定測試方案。使用基于功能剖面的方法選取測試用例，依據(jù)不同功能路徑的使用頻率來進行測試工作分配，可使測試工作量分配的更為均勻。在軟件可靠性測試中，均勻的測試工作量能夠更真實地反映軟件系統(tǒng)在實際使用中的情況，使軟件中的每個功能都能得到充分的測試。結(jié)語軟件可靠性對現(xiàn)代高可靠性軟件產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)有著巨大的影響，盡管目前軟件可靠性設(shè)計和測試的方法存在著一定的不足和缺陷，但是隨著軟件