软件工程-第14章第4节

14.4软 件 可 靠 性14.4.1软件可靠性定义软件可靠性表明了一个程序按照用户的要求和设计的目标，执行其功能的正确程度。一个可靠的程序应要求是正确的、完整的、一致的和健壮的。现实中，一个程序要达到完全可靠是不实际的，要精确地度量它也不现实，在一般情形下只能通过程序的测试，去度量程序的可靠性。软件可靠性是指在给定的时间内，在规定的环境条件下系统完成所指定功能的概率。14.4.2软件可靠性指标软件可靠性与可用性的定量指标，是指能够以数字概念来描述可靠性的数学表达式中所使用的量。人们常借用硬件可靠性的定量度量方法来度量软件的可靠性与可用性。下面主要讨论常用指标平均失效等待时间MTTF(MeanTimeToFailure)与平均失效间隔时间MTBF(MeanTimeBetweenFailures)。14.4.2软件可靠性指标1)

MTTF假如对n个相同的系统(硬件或者软件)进行测试，它们的失效时间分别是t1,t2,…，tn，则平均失效等待时间MTTF定义为：

对于软件系统来说，这相当于同一系统在n个不同的环境(即使用不同的测试用例)下进行测试。14.4.2软件可靠性指标因此，MTTF是一个描述失效模型或一组失效特性的指标量。这个指标的目标值应由用户给出，在需求分析阶段纳入可靠性需求，作为软件规格说明提交给开发部门。在运行阶段，可把失效率函数λ(t)视为常数λ，则平均失效等待时间MTTF是失效率λ的倒数，即MTTF

=

1/λ。14.4.2软件可靠性指标2)

MTBFMTBF是平均失效间隔时间，它是指两次相继失效之间的平均时间。MTBF在实际使用时通常是指当n很大时，系统第n次失效与第n+1次失效之间的平均时间。对于失效率λ(t)为常数和修复时间(MTTR)很短的情况，MTTF与MTBF几乎相等。14.4.2软件可靠性指标对软件可靠性数学理论的研究尝试，已经产生了一些有希望的可靠性模型。软件可靠性模型通常有可靠性增长模型、基于程序内部特性的模型和植入模型。1.可靠性增长模型可靠性增长模型是由硬件可靠性理论导出的模型，计算机硬2)

MTBFMTBF是平均失效间隔时间，它是指两次相继失效之间的平均时间。MTBF在实际使用时通常是指当n很大时，系统第n次失效与第n+1次失效之间的平均时间。对于失效率λ(t)为常数和修复时间(MTTR)很短的情况，MTTF与MTBF几乎相等。14.4.2软件可靠性指标

可靠性度量之一是它的稳定可用程度，用其错误出现和纠正的速率来表示。令MTTF是机器的平均无故障时间。MTTR是错误的平均修复时间，则机器的稳定可用性可定义为源于硬件可靠性工作的模型有如下假设：(1)错误出现之间的调试时间与错误出现率呈指数分布，而错误出现率和剩余错误数呈正比。14.4.2软件可靠性指标(2)每个错误一经发现，立即排除。(3)错误之间的故障率为常数。对软件来说，每个假设的合法性可能还是个问题。例如，纠正一个错误的同时可能不当心而引入另一些错误，这样第二个假设显然并不总是成立。可靠性增长模型的基本思想是一个错误发现并改正后，它的可靠性有一个定值的增长。14.4.2软件可靠性指标2.基于程序内部特性的模型基于程序内部特性的可靠性模型计算存在于软件中的错误的预计数。根据软件复杂性度量函数导出的定量关系，这类模型建立了程序的面向代码的属性(如操作符和操作数的数目)与程序中错误的初始估计数字之间的关系。它以程序结构为基础，分析程序内部结构、分支的数目、嵌套的层数及引用的数据类型，以这些结构的数据作为模型的参数，使用多元线性回归分析，从而预测程序的错误数目。14.4.2软件可靠性指标3.植入模型植入模型是由D.Mills提出的模型。它是在软件中“植入”已知的错误，在历经一段时间的测试之后，可以发现错误，并计算发现的植入错误数与发现的实际错误数之比。设程序中隐含的错误总数为N，随机将一些已知的带标记的错误植入程序，植入的错误总数为Nt，经测试后，发现隐含的错误总数为n，发现植入错误总数为nt；假定植入错误和程序中的残留错误都可以同等难易地被测试到，则有14.4.2软件可靠性指标而Nt、n、nt是已知的，就可求出程序中隐含的错误总数N，即这种模型依赖于测试技术。但如何判定哪些错误是程序的残留错误，哪些是植入带记号的错误，不是件容易的事。而且植入带标记的错误有可能导致新的错误。还有其他一些软件可靠性模型，例如外延式。关于软件可靠性模型的研究工作尚在初始阶段。14.4.2软件可靠性指标5.提高效率提高效率是设计的关键问题之一，为了从速度方面考虑提高效率，可能需要对问题域组元进行修改。当对象之间的消息发送出现阻塞时，必须进行修改。需要把问题域组元中的两个或多个类组合起来产生高耦合。这种修改是否能提高速度，还需经过测试和检查来