14.4軟?件?可?靠?性14.4.1軟件可靠性定義軟件可靠性表明了一個程序按照用戶的要求和設(shè)計(jì)的目標(biāo)，執(zhí)行其功能的正確程度。一個可靠的程序應(yīng)要求是正確的、完整的、一致的和健壯的。現(xiàn)實(shí)中，一個程序要達(dá)到完全可靠是不實(shí)際的，要精確地度量它也不現(xiàn)實(shí)，在一般情形下只能通過程序的測試，去度量程序的可靠性。軟件可靠性是指在給定的時間內(nèi)，在規(guī)定的環(huán)境條件下系統(tǒng)完成所指定功能的概率。14.4.2軟件可靠性指標(biāo)軟件可靠性與可用性的定量指標(biāo)，是指能夠以數(shù)字概念來描述可靠性的數(shù)學(xué)表達(dá)式中所使用的量。人們常借用硬件可靠性的定量度量方法來度量軟件的可靠性與可用性。下面主要討論常用指標(biāo)平均失效等待時間MTTF(MeanTimeToFailure)與平均失效間隔時間MTBF(MeanTimeBetweenFailures)。14.4.2軟件可靠性指標(biāo)1)

MTTF假如對n個相同的系統(tǒng)(硬件或者軟件)進(jìn)行測試，它們的失效時間分別是t1,t2,…，tn，則平均失效等待時間MTTF定義為：

對于軟件系統(tǒng)來說，這相當(dāng)于同一系統(tǒng)在n個不同的環(huán)境(即使用不同的測試用例)下進(jìn)行測試。14.4.2軟件可靠性指標(biāo)因此，MTTF是一個描述失效模型或一組失效特性的指標(biāo)量。這個指標(biāo)的目標(biāo)值應(yīng)由用戶給出，在需求分析階段納入可靠性需求，作為軟件規(guī)格說明提交給開發(fā)部門。在運(yùn)行階段，可把失效率函數(shù)λ(t)視為常數(shù)λ，則平均失效等待時間MTTF是失效率λ的倒數(shù)，即MTTF

=

1/λ。14.4.2軟件可靠性指標(biāo)2)

MTBFMTBF是平均失效間隔時間，它是指兩次相繼失效之間的平均時間。MTBF在實(shí)際使用時通常是指當(dāng)n很大時，系統(tǒng)第n次失效與第n+1次失效之間的平均時間。對于失效率λ(t)為常數(shù)和修復(fù)時間(MTTR)很短的情況，MTTF與MTBF幾乎相等。14.4.2軟件可靠性指標(biāo)對軟件可靠性數(shù)學(xué)理論的研究嘗試，已經(jīng)產(chǎn)生了一些有希望的可靠性模型。軟件可靠性模型通常有可靠性增長模型、基于程序內(nèi)部特性的模型和植入模型。1.可靠性增長模型可靠性增長模型是由硬件可靠性理論導(dǎo)出的模型，計(jì)算機(jī)硬2)

MTBFMTBF是平均失效間隔時間，它是指兩次相繼失效之間的平均時間。MTBF在實(shí)際使用時通常是指當(dāng)n很大時，系統(tǒng)第n次失效與第n+1次失效之間的平均時間。對于失效率λ(t)為常數(shù)和修復(fù)時間(MTTR)很短的情況，MTTF與MTBF幾乎相等。14.4.2軟件可靠性指標(biāo)

可靠性度量之一是它的穩(wěn)定可用程度，用其錯誤出現(xiàn)和糾正的速率來表示。令MTTF是機(jī)器的平均無故障時間。MTTR是錯誤的平均修復(fù)時間，則機(jī)器的穩(wěn)定可用性可定義為源于硬件可靠性工作的模型有如下假設(shè)：(1)錯誤出現(xiàn)之間的調(diào)試時間與錯誤出現(xiàn)率呈指數(shù)分布，而錯誤出現(xiàn)率和剩余錯誤數(shù)呈正比。14.4.2軟件可靠性指標(biāo)(2)每個錯誤一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，立即排除。(3)錯誤之間的故障率為常數(shù)。對軟件來說，每個假設(shè)的合法性可能還是個問題。例如，糾正一個錯誤的同時可能不當(dāng)心而引入另一些錯誤，這樣第二個假設(shè)顯然并不總是成立?？煽啃栽鲩L模型的基本思想是一個錯誤發(fā)現(xiàn)并改正后，它的可靠性有一個定值的增長。14.4.2軟件可靠性指標(biāo)2.基于程序內(nèi)部特性的模型基于程序內(nèi)部特性的可靠性模型計(jì)算存在于軟件中的錯誤的預(yù)計(jì)數(shù)。根據(jù)軟件復(fù)雜性度量函數(shù)導(dǎo)出的定量關(guān)系，這類模型建立了程序的面向代碼的屬性(如操作符和操作數(shù)的數(shù)目)與程序中錯誤的初始估計(jì)數(shù)字之間的關(guān)系。它以程序結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，分析程序內(nèi)部結(jié)構(gòu)、分支的數(shù)目、嵌套的層數(shù)及引用的數(shù)據(jù)類型，以這些結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)作為模型的參數(shù)，使用多元線性回歸分析，從而預(yù)測程序的錯誤數(shù)目。14.4.2軟件可靠性指標(biāo)3.植入模型植入模型是由D.Mills提出的模型。它是在軟件中“植入”已知的錯誤，在歷經(jīng)一段時間的測試之后，可以發(fā)現(xiàn)錯誤，并計(jì)算發(fā)現(xiàn)的植入錯誤數(shù)與發(fā)現(xiàn)的實(shí)際錯誤數(shù)之比。設(shè)程序中隱含的錯誤總數(shù)為N，隨機(jī)將一些已知的帶標(biāo)記的錯誤植入程序，植入的錯誤總數(shù)為Nt，經(jīng)測試后，發(fā)現(xiàn)隱含的錯誤總數(shù)為n，發(fā)現(xiàn)植入錯誤總數(shù)為nt；假定植入錯誤和程序中的殘留錯誤都可以同等難易地被測試到，則有14.4.2軟件可靠性指標(biāo)而Nt、n、nt是已知的，就可求出程序中隱含的錯誤總數(shù)N，即這種模型依賴于測試技術(shù)。但如何判定哪些錯誤是程序的殘留錯誤，哪些是植入帶記號的錯誤，不是件容易的事。而且植入帶標(biāo)記的錯誤有可能導(dǎo)致新的錯誤。還有其他一些軟件可靠性模型，例如外延式。關(guān)于軟件可靠性模型的研究工作尚在初始階段。14.4.2軟件可靠性指標(biāo)5.提高效率提高效率是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題之一，為了從速度方面考慮提高效率，可能需要對問題域組元進(jìn)行修改。當(dāng)對象之間的消息發(fā)送出現(xiàn)阻塞時，必須進(jìn)行修改。需要把問題域組元中的兩個或多個類組合起來產(chǎn)生高耦合。這種修改是否能提高速度，還需經(jīng)過測試和檢查來