1、提綱白盒測試技術(shù)調(diào)試軟件可靠性6.8.1 調(diào)試過程調(diào)試是在測試發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤之后排除錯(cuò)誤的過程。測試用例結(jié)果調(diào)試附加測試糾正且回歸測試已識別原因被懷疑原因6.8 調(diào)試調(diào)試?yán)щy的原因(特征)：（1） 癥狀和產(chǎn)生癥狀的原因可能在程序中相距甚遠(yuǎn)，也就是說，癥狀可能出現(xiàn)在程序的一個(gè)部分，而實(shí)際的原因可能在與之相距很遠(yuǎn)的另一部分。緊耦合的程序結(jié)構(gòu)更加劇了這種情況。（2） 當(dāng)改正了另一個(gè)錯(cuò)誤之后，癥狀可能暫時(shí)消失了。（3） 癥狀可能實(shí)際上并不是由錯(cuò)誤引起的（例如，舍入誤差）。6.8.1 調(diào)試過程（4） 癥狀可能是由不易跟蹤的人為錯(cuò)誤引起的。（5） 癥狀可能是由定時(shí)問題而不是由處理問題引起的。（6） 可能很難重新

2、產(chǎn)生完全一樣的輸入條件（例如，輸入順序不確定的實(shí)時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)）。（7） 癥狀可能時(shí)有時(shí)無，這種情況在硬件和軟件緊密地耦合在一起的嵌入式系統(tǒng)中特別常見。（8） 癥狀可能是由分布在許多任務(wù)中的原因引起的，這些任務(wù)運(yùn)行在不同的處理機(jī)上。6.8.1 調(diào)試過程1. 蠻干法：打印內(nèi)存的內(nèi)容，從中尋找錯(cuò)誤的線索，是效率最低的程序調(diào)試方法。2. 回溯法：從發(fā)現(xiàn)問題的程序段開始人工地往回追蹤分析程序代碼，直到找到錯(cuò)誤。3. 原因排除法：包括：對分查找法、歸納法、演繹法6.8.2 調(diào)試途徑對分查找法的基本思路：如果已經(jīng)知道每個(gè)變量在程序內(nèi)若干個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的正確值，則可以用賦值語句或輸入語句在程序中點(diǎn)附近“注入”這些變量

3、的正確值，然后運(yùn)行程序并檢查所得到的輸出。如果輸出結(jié)果是正確的，則錯(cuò)誤原因在程序的前半部分；反之，錯(cuò)誤原因在程序的后半部分。對錯(cuò)誤原因所在的那部分再重復(fù)使用這個(gè)方法，直到把出錯(cuò)范圍縮小到容易診斷的程度為止。6.8.2 調(diào)試途徑歸納法的基本思路：首先把和錯(cuò)誤有關(guān)的數(shù)據(jù)組織起來進(jìn)行分析，以便發(fā)現(xiàn)可能的錯(cuò)誤原因。然后導(dǎo)出對錯(cuò)誤原因的一個(gè)或多個(gè)假設(shè)，并利用已有的數(shù)據(jù)來證明或排除這些假設(shè)。當(dāng)然，如果已有的數(shù)據(jù)尚不足以證明或排除這些假設(shè)，則需設(shè)計(jì)并執(zhí)行一些新的測試用例，以獲得更多的數(shù)據(jù)。6.8.2 調(diào)試途徑演繹法的基本思路：從一般原理或前提出發(fā)，經(jīng)過排除和精化的過程推導(dǎo)出結(jié)論。采用這種方法調(diào)試程序時(shí)，首先

4、設(shè)想出所有可能的出錯(cuò)原因，然后試圖用測試來排除每一個(gè)假設(shè)的原因。如果測試表明某個(gè)假設(shè)的原因可能是真的原因，則對數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)化以準(zhǔn)確定位錯(cuò)誤。6.8.2 調(diào)試途徑動(dòng)手改正錯(cuò)誤之前要進(jìn)行的思考：是否同樣的錯(cuò)誤也在程序其他地方存在？在許多情況下，一個(gè)程序錯(cuò)誤是由錯(cuò)誤的邏輯思維模式造成的。將要進(jìn)行的修改可能會引入的“下一個(gè)錯(cuò)誤”是什么？在改正錯(cuò)誤之前應(yīng)該仔細(xì)研究源程序（最好也研究設(shè)計(jì)文檔），以評估邏輯和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的耦合程度。如果所要做的修改位于程序的高耦合段中，則修改時(shí)必須特別小心謹(jǐn)慎。為防止今后出現(xiàn)類似的錯(cuò)誤，應(yīng)該做什么？如果不僅修改了軟件產(chǎn)品還改進(jìn)了開發(fā)軟件產(chǎn)品的軟件過程，則不僅排除了現(xiàn)有程序中的錯(cuò)誤

5、，還避免了今后在程序中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤。6.8.2 調(diào)試途徑提綱白盒測試技術(shù)軟件可靠性軟件可靠性：是程序在給定的時(shí)間間隔內(nèi)，按照規(guī)格說明書的規(guī)定成功地運(yùn)行的概率。6.9.1 軟件可靠性的基本概念隨機(jī)變量隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)程序故障的概率也將增加，即可靠性隨著給定的時(shí)間間隔的加大而減少“錯(cuò)誤”：由開發(fā)人員造成的軟件差錯(cuò)（bug）“故障”：由錯(cuò)誤引起的軟件的不正確行為軟件可用性：程序在給定的時(shí)間點(diǎn)，按照規(guī)格說明書的規(guī)定，成功地運(yùn)行的概率?？煽啃院涂捎眯缘膮^(qū)別：可靠性是在0到t時(shí)間間隔內(nèi)，系統(tǒng)沒有失效的概率可用性是在t時(shí)刻，系統(tǒng)是正常運(yùn)行的概率。 6.9.2 軟件可用性的基本概念如果在一段時(shí)

6、間內(nèi)，軟件系統(tǒng)故障停機(jī)時(shí)間分別為：td1 , td2 , ,正常運(yùn)行時(shí)間分別為：tu1 , tu2 , ,則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)可用性定義為： 其中Tup= tui , Tdown= tdi 6.9.2 軟件可用性的基本概念如果引入系統(tǒng)平均無故障時(shí)間MTTF和平均維修時(shí)間MTTR的概念，則上面公式的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)可用性變成：平均維修時(shí)間MTTR是修復(fù)一個(gè)故障平均需要用的時(shí)間，取決于維護(hù)人員的技術(shù)水平和對系統(tǒng)熟悉程度。平均無故障時(shí)間MTTF是系統(tǒng)按照規(guī)格說明書規(guī)定成功地運(yùn)行的平均時(shí)間，取決于系統(tǒng)中潛伏的錯(cuò)誤數(shù)量。 6.9.2 軟件可用性的基本概念1. 符號 估算MTTF時(shí)使用到下列符號 ET測試之前程序中故障總

7、數(shù)； IT程序長度（機(jī)器指令總數(shù)）； 測試（包括調(diào)試）時(shí)間； Ed() 在0至期間發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤數(shù)； Ec() 在0至期間改正的錯(cuò)誤數(shù)； 6.9.3 估算平均無故障時(shí)間MTTF的方法2. 基本假定根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可作出下列假定：1）單位長度里的故障數(shù)ET/ IT近似為常數(shù)。一些統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，通常有：0.510-2ET/ IT210-2。2）失效率正比于軟件中剩余的（潛藏的）故障數(shù)，而平均無故障時(shí)間MTTF與剩余的故障數(shù)成反比。3）調(diào)試過程沒有引入新的故障，即Ec()= Ed()。由于系統(tǒng)剩余的故障數(shù)為： Er() = ET- Ec()所以單位長度程序中剩余的故障數(shù)為： r () = ET / IT

8、- Ec()/ IT6.9.3 估算平均無故障時(shí)間MTTF的方法3. 估算平均無故障時(shí)間MTTF因?yàn)槠骄鶡o故障時(shí)間與單位長度程序中剩余的故障數(shù)r ()成反比，所以： 其中：K為常數(shù)，它的值根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取，經(jīng)典值是200。6.9.3 估算平均無故障時(shí)間MTTF的方法由上式變換后得到程序中改正的錯(cuò)誤數(shù)： 根據(jù)對軟件平均無故障時(shí)間的要求，可以估計(jì)需要改正多少個(gè)錯(cuò)誤后，測試工作就可以結(jié)束。 14. 估計(jì)故障總數(shù)ET的方法1）植入故障法 假設(shè)人為地植入的故障數(shù)為Ns，經(jīng)過一段時(shí)間的測試之后發(fā)現(xiàn)ns個(gè)植入的故障，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了n個(gè)原有的故障，則可以估計(jì)出程序中原有的故障總數(shù)：其中： 是故障總數(shù)ET的估計(jì)值；

9、6.9.3 估算平均無故障時(shí)間MTTF的方法2）分別測試法分別測試法隨機(jī)把程序中一部分原有錯(cuò)誤加上標(biāo)記，根據(jù)測試發(fā)現(xiàn)的有標(biāo)記和無標(biāo)記錯(cuò)誤的比例，估計(jì)程序錯(cuò)誤總數(shù)。分別測試法使用兩個(gè)測試員，獨(dú)立地測試同一個(gè)程序的兩個(gè)副本，由另一名分析員分析他們的測試結(jié)果，把其中一個(gè)測試員發(fā)現(xiàn)的故障作為有標(biāo)記的故障。用表示測試時(shí)間，假設(shè) = 0時(shí)故障總數(shù)為B0（即ET）； =1時(shí)測試員甲發(fā)現(xiàn)的故障數(shù)為B1； =1時(shí)測試員乙發(fā)現(xiàn)的故障數(shù)為B2； =1時(shí)兩個(gè)測試員發(fā)現(xiàn)的相同故障數(shù)為bc。 4. 估計(jì)故障總數(shù)ET的方法6.9.3 估算平均無故障時(shí)間MTTF的方法 如果認(rèn)為測試員甲發(fā)現(xiàn)的故障是有標(biāo)記的，即程序中有標(biāo)記的故

10、障總數(shù)為B1，那么測試員乙發(fā)現(xiàn)的B2個(gè)故障中有bc個(gè)是有標(biāo)記的。所以可以估計(jì)出測試前程序中的故障總數(shù)為：其中， 是故障總數(shù)ET的估計(jì)值。 每隔一定時(shí)間，分析員分析兩名測試員的測試結(jié)果，來估計(jì)錯(cuò)誤總數(shù)。幾次估計(jì)結(jié)果差不多時(shí)，用其平均值作為錯(cuò)誤總數(shù)的估計(jì)值。4. 估計(jì)故障總數(shù)ET的方法6.9.3 估算平均無故障時(shí)間MTTF的方法練習(xí)在測試一個(gè)長度為48000條指令的程序時(shí)，第一個(gè)月由甲、乙兩名測試員各自獨(dú)立測試這個(gè)程序。經(jīng)一個(gè)月測試后，甲發(fā)現(xiàn)并改正了20個(gè)錯(cuò)誤，使得MTTF達(dá)到8h。與此同時(shí)，乙發(fā)現(xiàn)了24個(gè)錯(cuò)誤，其中6個(gè)錯(cuò)誤甲也發(fā)現(xiàn)了。以后由甲一個(gè)人繼續(xù)測試這個(gè)程序。問：（1）剛開始測試時(shí)，程序共

11、有多少個(gè)潛藏的錯(cuò)誤？（2）為使得MTTF達(dá)到20h，必須再改正多少個(gè)錯(cuò)誤？練習(xí)（1）本題中采用了分別測試法， 如果認(rèn)為測試員甲發(fā)現(xiàn)的故障是有標(biāo)記的，即程序中有標(biāo)記的故障總數(shù)為B1，那么測試員乙發(fā)現(xiàn)的B2個(gè)故障中有bc個(gè)是有標(biāo)記的。所以可以估計(jì)出測試前程序中的故障總數(shù)為： 因此可以估算出剛開始測試時(shí)，程序中錯(cuò)誤總數(shù)為： ET=24/6*20=803. 估算平均無故障時(shí)間MTTF因?yàn)槠骄鶡o故障時(shí)間與單位長度程序中剩余的故障數(shù)r ()成反比，所以： 其中：K為常數(shù)，它的值根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取，經(jīng)典值是200。6.9.3 估算平均無故障時(shí)間MTTF的方法由上式變換后得到程序中改正的錯(cuò)誤數(shù)： 根據(jù)對軟件平均無故障時(shí)間的要求，可以估計(jì)需要改正多少個(gè)錯(cuò)誤后，測試工作就可以結(jié)束