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1、软件可靠性工程第二部分,指标与分配,提要,常见的软件可靠性指标软件可靠性指标分配方法,指标几种常见的指标,初始故障数剩余故障数故障密度可靠度失效概率失效强度(Failure Intensity)失效率(Failure Rate)平均失效前时间平均失效间隔时间,指标初始故障数,测试开始时，软件中故障的个数通过程序度量或可靠性模型对这一度量进行估计,指标剩余故障数,定义(Residual Fault Count)经测试和故障排除后，尚残留在软件中的故障数计算通常，根据测试的故障数据和可靠性模型来进行估计的，这是一种较为直观的度量方式作用提供了软件完整性的指示,指标故障密度,定义(Fault Den
2、sity)每可交付的源代码行的故障个数计算Fd=F/KSLOC作用预计剩余故障数是否达到预期要求确定已经完成的测试是否充分,指标可靠度,R(t)指在t0时系统正常的条件下，系统在时间区间0,t内能正常运行的概率。该指标是关于软件失效行为的概率描述，是软件可靠性的基本定义。,指标失效概率,F(t)是失效时间少于或等于t的概率。根据其定义可知它和可靠度R(t)之间存在如下联系：F(t)1-R(t),指标失效强度,f(t)是失效概率的密度函数，如果F(t)是可微分的，失效强度f(t)是F(t)关于时间的一阶导数。,指标失效率,定义(t)，又称风险函数(hazard function)失效数与测试用例
3、或操作事件总数的比例如：20次失效/KSLOC0.1次失效/CPU小时,指标失效率,数学定义是软件在t时刻没有发生失效的条件下，在t时刻后，单位时间内发生失效的概率。失效率是失效概率 F(t)的条件概率密度，又称条件失效强度。,指标平均失效前时间,定义(MTTF Mean Time To Failure)当前时间到下一次失效时间的均值计算应用度量软件可靠性和可用性,指标平均失效前时间,举例SF1:180,675,315,212,278,503,431SF2:477,1048,685,396SF3:894,1422MTTFSF1=2594/7=370.57MTTFSF2=2606/4=651.5
4、MTTFSF3=2316/2=1158,指标平均失效前时间,当失效呈现指数分布时F(t)=1-exp(-t/MTTF)R(t)=exp(-t/MTTF),指标平均失效间隔时间,定义(MTBF Mean Time Between Failures)两次相继失效之间的时间间隔的均值。MTBF 在实际使用时通常是指当 n 很大时，软件第n次失效与第n+1次失效之间的平均时间。当软件从时刻T1工作到时刻T2，若发生了 n次失效，则：,指标平均失效间隔时间,MTBF=MTTF+MTTRMean Time To Repair(MTTR)维修包括:确定并修正导致失效的缺陷通过重新启动系统恢复系统服务Mean
5、 Time To Restore(MTTR)Mean Time To Disruption(MTTD),指标可用性,定义(Availability)需要时软件可用的概率计算,分配原则和因素,基于功能进行分配选定指标考虑因素系统总的可靠性指标总的任务时间CSCI数量各CSCI的拓扑结构/操作剖面/关键等级/复杂度/使用率,分配常用方法,顺序执行分配法并行执行分配法操作剖面分配法复杂度因子分配法 重要度分配法,分配顺序执行分配法,前提软件的各个CSCI是顺序执行所有的CSCI都成功执行才能保证软件不失效使用失效率指标,分配顺序执行分配法,步骤确定整个软件系统的可靠性需求(s)确定整个软件系统的CS
6、CI数量(N)对于每个CSCI，分配可靠性需求(i)：,分配并行执行分配法,前提软件的各个CSCI是并行执行，但这些CSCI代表了整个软件的一连串的功能，任何一个CSCI的执行不依赖于前面CSCI的执行结果任何一个CSCI失效意味着整个软件系统失效使用失效率指标,分配并行执行分配法,步骤确定整个软件系统的可靠性需求(s)确定整个软件系统的CSCI数量(N)对于每个CSCI，分配可靠性需求(i)：,分配操作剖面分配法,前提软件的可靠性是由用户的使用决定的，对于同一个软件，用户不同的使用方式会导致软件可靠性的变化。操作剖面用于定义软件的使用模型，刻画用户使用软件的模式。PF=(item1，p1)，
7、(item2，p2)，(itemn，pn)item1item2itemn 使用失效率指标,分配操作剖面分配法,步骤确定整个软件系统的可靠性需求(s)确定确定整个软件系统的操作剖面(PF)对于每个CSCI，分配可靠性需求(i)：,分配复杂度因子分配法,前提基于每个CSCI 的相应复杂度分配失效率计算CSCI复杂度的方法，如：源代码行数、功能点、特征点使用失效率指标,分配复杂度因子分配法,关键因素为了保证分配的有效性，对于每个CSCI必须采用相同的方法选择的复杂度测量必须能按线性比例转化成失效率(如，如果CSCI复杂度为4倍，失效率指标应该是等高的比例)。复杂度更高的CSCI，失效率指标也更高,分
8、配复杂度因子分配法,步骤确定整个软件系统的可靠性需求(s)；确定整个软件系统的CSCI数量(N)；对于每个CSCI，确定它的复杂度因子(Wi)，CSCI的复杂度越高，Wi值越高；确定系统的任务持续时间(T)；确定系统任务持续期内，每个CSCI的活动时间(i)；计算系统的失效率调节因子(K)；计算每个CSCI分配的失效率指标(i)。,分配复杂度因子分配法,计算方法,失效率调节因子,每个CSCI分配的失效率指标,分配复杂度因子分配法,例子软件系统的可靠性需求：s=0.0008次失效/任务小时 软件系统的CSCI数量：3个系统的任务持续时间：T=4小时,分配复杂度因子分配法,计算系统失效率调节因子K
9、,=,=6.0,分配复杂度因子分配法,计算各CSCI非规格化失效率指标,=0.0008(1/6.0)=0.00013次失效/任务小时,=0.0008(2/6.0)=0.00027次失效/任务小时,=0.0008(4/6.0)=0.00053次失效/任务小时,分配复杂度因子分配法,规格化(0.0008/0.00093)=0.86021,=(0.00013)(0.86021)=0.00011次失效/任务小时,=(0 00027)(0 86021)=0 00023次失效/任务小时,=(0.00053)(0.86021)=0.00046次失效/任务小时,分配重要度分配法,前提基于对软件失效影响认知来分
10、配失效率，重要度是指维持系统运行并且保持故障防护的能力。对于确定的操作模式或CSCI，如果其重要度等级为关键级别，应分配较低的失效率。重要度等级较低的操作模式或CSCI，分配低一些的重要度因子和高一些失效率。如果必须为某项特定的操作模式分配特别低的失效率，就需要采用容错或其它失效缓解设计技术。使用失效率指标,分配重要度分配法,步骤确定整个软件系统的可靠性需求(s)；确定整个软件系统的CSCI数量(N)；对于每个CSCI，确定它的重要度因子(Ci)，对于系统更为重要CSCI，赋予较低的Ci 值；确定系统的任务持续时间(T)；确定系统任务持续期内，每个CSCI的活动时间(i)；计算系统的失效率调节因子(K)；计算每个CSCI分配的失效率指标(i)。,分配重要度分配法,失效率调节因子,每个CSCI分配的失效率指标,计算方法：,分配若干问题,接口和交互的考虑需求与实现的颗粒度分配与验证的一致性,软件可靠性工程,
