基于失效數據的軟件可靠性評估及分析工具的實現

楊明莉

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.19.010

摘 要：該文立足于現代計算機軟件應用的現狀，闡釋了軟件可靠性的相關理論，并對軟件可靠性的方法進行深入分析和探究，介紹了軟件可靠性增長模型及建模流程。此外，針對計算機軟件可靠性的應用情況，在認識模型預測準確性技術的基礎上，設計并完成了一個基于失效數據的軟件可靠性評價工具。最后，對設計出的軟件可靠性分析工具進行改進和創新，以此來不斷強化計算機軟件新技術，從而推動我國現代計算機軟件的進步和提高。

關鍵詞：軟件可靠性 失效數據 評估 分析工具

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）07（a）-0010-02

隨著現代經濟發展的節奏不斷加快，對信息技術產業的發展要求也不斷提高，現代計算機軟件的應用過程中，傳統的計算機軟件已經不能夠滿足當前社會發展的需求，因此需要開發出更多、更好的計算機軟件，以便不斷改進和完善軟件工程中出現的不足。對于衡量和判斷軟件質量的指標，最為重要的是軟件的可靠性。通過從國內外的多項統計報告中分析可知，各類計算機系統出現故障的主要原因都是由于軟件發生錯誤，而其中軟件故障的概率占到了計算機系統整體的65%。因此，為了切實改善和提高軟件的使用質量和可靠性，需要規范對軟件質量的管理。另外，在對計算機軟件進行評估的工作中，不可缺少軟件測試的環節，其中最為關鍵的步驟和流程是對軟件可靠性的測試。但是，在一般情況下，還需要考慮到計算機系統實際運行的情況，以便滿足計算機用戶的工作需求。

1 軟件可靠性的理論概述

1.1 軟件可靠性的概念

通常情況下，軟件可靠性是指在規定的條件下、規定的時間范圍內，計算機軟件產品完成所設定的功能和工作的能力。其中，所謂的規定條件，即指在計算機系統中能夠滿足直接應用該軟件產品或者是各個軟件能夠相互聯系運行應用的系統狀態和輸入條件，也稱之為軟件運行時所需的外部條件。所謂的規定時間，即指計算機系統中的軟件實際運行的時間長度。所謂的規定功能，即指該軟件能夠滿足使用者所需要的特定服務，這是軟件產品應當具有的功能。

1.2 軟件可靠性的特征量

軟件可靠性特征量，也稱之為軟件可靠性度量，主要是指對軟件產品的可靠性程度進行定量的分析和評價，通常是從用戶的角度出發來設定產品的可靠性參數，而其參數一般需要結合幾個軟件可靠性變量來作為參考。但是，對于不同的計算機軟件，由于其實際的作用不同，所以對其設定的可靠性參數也會有所差別。

2 軟件可靠性的模型

在軟件可靠性的評估過程中，最為關鍵的是軟件可靠性模型。然而，在一般的工程應用中，大致采用的是可靠性結構模型和可靠性預計模型兩大類型。其中，可靠性結構模型主要是通過利用對軟件可靠性的特征及其變化規律來反映出計算機系統中存在的數學方程；可靠性預計模型主要是通過可靠性特征來分析軟件失效與錯誤的聯系，并對其作出相應的預計和評估，以此來反映兩者關系的數學方程。

3 基于失效數據的軟件可靠性評估

進行軟件可靠性分析和評估的基礎和前提是收集到軟件的失效數據，其在整個計算機軟件可靠性評估過程中的作用是至關重要的。同時，判別軟件可靠性模型的假設是否存在合理性，也需要通過軟件失效數據來對此進行驗證；對于軟件可靠性模型的設定是否精準，以及其測算的數據結果是否精確等，都是通過對軟件失效數據來進行檢測的。此外，由于對軟件可靠性的評估是建立在可靠性增長模型的基礎上的，所以需要通過利用已經收集和分析好的軟件失效數據來構建增長模型。同時，還要結合利用軟件可靠性評估方法，并且依據一定的原則來對軟件評估的模型進行質量分析。

通過對不同的失效數據集進行分析和探討可以發現，現實描述中的失效數據曲線圖通常不是按照某個特定的軌跡和原則來繪制的，而其曲線的波動卻是比較明顯的。但正是由于這一因素的存在，制約了軟件可靠性模型的建立和選取。通常情況下，通過對軟件的失效數據采用不完整數據的處理方法，即對其進行預處理，結合在實際過程中的假設模型，來判斷失效數據的分布情況，并以此獲取的數據集來逐層分解，以便降低軟件可靠性參數在估算過程中的失誤率，從而實現提高軟件可靠性評估準確性的目的。

另一方面，通過采用趨勢分析方法可以有效地測試出計算機系統的可靠性程度，而該測試的方法主要有圖形測試和分析測試兩種類型。

4 軟件可靠性分析工具SRAT的設計及實現

在對軟件可靠性進行分析時，都需要采用一種分析工具來處理、整合所收集到的失效數據，并根據實際的需求選取出合適的模型，來輔助完成對軟件可靠性評估、分析的工作。為此，需要設計出一套對軟件可靠性評估的工具。而對于該工具的具體設計情況如下：（1）首先，需要依據軟件可靠性的基本概念來選擇適合其運行的操作系統，以此來實現數據界面的聯結。（2）其次，用戶通過將之前所有的數據錄入到電腦的數據庫中，再利用數據庫的導入功能來將其轉移到計算機的系統中，以此來為以后的軟件可靠性評估提供理論依據。（3）接著，計算機系統將導入的數據，按照系統程序中的相關算法來進行計算、整合、轉換，并結合相應的數據模型來實現對軟件可靠性的預測。（4）最后，經過一系列的步驟之后，將得到的預測結果以及對其的評估結果展示給相關的軟件工作人員。

5 結語

隨著現代社會信息化程度的不斷深化，軟件工程的項目變得越來越多，軟件管理工作的難度也進一步加大。該文從軟件可靠性的基本理論出發，構建出一個系統、完整，且全面的計算機軟件可靠性的評估框架，并且在該理論框架下設計和開發出了一套對軟件可靠性評估的工具。具體來說，首先，需要收集所有相關的數據資料，利用其中的失效數據來實現對計算機軟件的基礎管理功能，并且將經過預先處理和分析過的失效數據，結合可靠性模型的假設來估計出該模型的相關參數。其次，在對該模型的相關參數進行估算后，結合一定的計算方法和分析原則，并根據計算結果進一步確保模型參數值的可靠性和合理性。此外，由于在實際數據收集和整理的過程中，對于具體的失效數據的準確判斷存在一定的困難，為此，其所采取的分析方法和計算公式可能存在偏差，最終影響了對軟件可靠性的評估結果。綜上所述，雖然該文設計和實現了軟件可靠性評估工具，但是在實際的應用中仍然存在不足之處，還需要更多的學者來其進行改善和探索。

參考文獻

[1] 林睦炎.基于失效數據的軟件可靠性模型的選擇與預測研究及實現[D].昆明理工大學，2013.

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