基于失效数据的软件可靠性评估及分析工具的实现

杨明莉

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.19.010

摘 要：该文立足于现代计算机软件应用的现状，阐释了软件可靠性的相关理论，并对软件可靠性的方法进行深入分析和探究，介绍了软件可靠性增长模型及建模流程。此外，针对计算机软件可靠性的应用情况，在认识模型预测准确性技术的基础上，设计并完成了一个基于失效数据的软件可靠性评价工具。最后，对设计出的软件可靠性分析工具进行改进和创新，以此来不断强化计算机软件新技术，从而推动我国现代计算机软件的进步和提高。

关键词：软件可靠性 失效数据 评估 分析工具

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）07（a）-0010-02

随着现代经济发展的节奏不断加快，对信息技术产业的发展要求也不断提高，现代计算机软件的应用过程中，传统的计算机软件已经不能够满足当前社会发展的需求，因此需要开发出更多、更好的计算机软件，以便不断改进和完善软件工程中出现的不足。对于衡量和判断软件质量的指标，最为重要的是软件的可靠性。通过从国内外的多项统计报告中分析可知，各类计算机系统出现故障的主要原因都是由于软件发生错误，而其中软件故障的概率占到了计算机系统整体的65%。因此，为了切实改善和提高软件的使用质量和可靠性，需要规范对软件质量的管理。另外，在对计算机软件进行评估的工作中，不可缺少软件测试的环节，其中最为关键的步骤和流程是对软件可靠性的测试。但是，在一般情况下，还需要考虑到计算机系统实际运行的情况，以便满足计算机用户的工作需求。

1 软件可靠性的理论概述

1.1 软件可靠性的概念

通常情况下，软件可靠性是指在规定的条件下、规定的时间范围内，计算机软件产品完成所设定的功能和工作的能力。其中，所谓的规定条件，即指在计算机系统中能够满足直接应用该软件产品或者是各个软件能够相互联系运行应用的系统状态和输入条件，也称之为软件运行时所需的外部条件。所谓的规定时间，即指计算机系统中的软件实际运行的时间长度。所谓的规定功能，即指该软件能够满足使用者所需要的特定服务，这是软件产品应当具有的功能。

1.2 软件可靠性的特征量

软件可靠性特征量，也称之为软件可靠性度量，主要是指对软件产品的可靠性程度进行定量的分析和评价，通常是从用户的角度出发来设定产品的可靠性参数，而其参数一般需要结合几个软件可靠性变量来作为参考。但是，对于不同的计算机软件，由于其实际的作用不同，所以对其设定的可靠性参数也会有所差别。

2 软件可靠性的模型

在软件可靠性的评估过程中，最为关键的是软件可靠性模型。然而，在一般的工程应用中，大致采用的是可靠性结构模型和可靠性预计模型两大类型。其中，可靠性结构模型主要是通过利用对软件可靠性的特征及其变化规律来反映出计算机系统中存在的数学方程；可靠性预计模型主要是通过可靠性特征来分析软件失效与错误的联系，并对其作出相应的预计和评估，以此来反映两者关系的数学方程。

3 基于失效数据的软件可靠性评估

进行软件可靠性分析和评估的基础和前提是收集到软件的失效数据，其在整个计算机软件可靠性评估过程中的作用是至关重要的。同时，判别软件可靠性模型的假设是否存在合理性，也需要通过软件失效数据来对此进行验证；对于软件可靠性模型的设定是否精准，以及其测算的数据结果是否精确等，都是通过对软件失效数据来进行检测的。此外，由于对软件可靠性的评估是建立在可靠性增长模型的基础上的，所以需要通过利用已经收集和分析好的软件失效数据来构建增长模型。同时，还要结合利用软件可靠性评估方法，并且依据一定的原则来对软件评估的模型进行质量分析。

通过对不同的失效数据集进行分析和探讨可以发现，现实描述中的失效数据曲线图通常不是按照某个特定的轨迹和原则来绘制的，而其曲线的波动却是比较明显的。但正是由于这一因素的存在，制约了软件可靠性模型的建立和选取。通常情况下，通过对软件的失效数据采用不完整数据的处理方法，即对其进行预处理，结合在实际过程中的假设模型，来判断失效数据的分布情况，并以此获取的数据集来逐层分解，以便降低软件可靠性参数在估算过程中的失误率，从而实现提高软件可靠性评估准确性的目的。

另一方面，通过采用趋势分析方法可以有效地测试出计算机系统的可靠性程度，而该测试的方法主要有图形测试和分析测试两种类型。

4 软件可靠性分析工具SRAT的设计及实现

在对软件可靠性进行分析时，都需要采用一种分析工具来处理、整合所收集到的失效数据，并根据实际的需求选取出合适的模型，来辅助完成对软件可靠性评估、分析的工作。为此，需要设计出一套对软件可靠性评估的工具。而对于该工具的具体设计情况如下：（1）首先，需要依据软件可靠性的基本概念来选择适合其运行的操作系统，以此来实现数据界面的联结。（2）其次，用户通过将之前所有的数据录入到电脑的数据库中，再利用数据库的导入功能来将其转移到计算机的系统中，以此来为以后的软件可靠性评估提供理论依据。（3）接着，计算机系统将导入的数据，按照系统程序中的相关算法来进行计算、整合、转换，并结合相应的数据模型来实现对软件可靠性的预测。（4）最后，经过一系列的步骤之后，将得到的预测结果以及对其的评估结果展示给相关的软件工作人员。

5 结语

随着现代社会信息化程度的不断深化，软件工程的项目变得越来越多，软件管理工作的难度也进一步加大。该文从软件可靠性的基本理论出发，构建出一个系统、完整，且全面的计算机软件可靠性的评估框架，并且在该理论框架下设计和开发出了一套对软件可靠性评估的工具。具体来说，首先，需要收集所有相关的数据资料，利用其中的失效数据来实现对计算机软件的基础管理功能，并且将经过预先处理和分析过的失效数据，结合可靠性模型的假设来估计出该模型的相关参数。其次，在对该模型的相关参数进行估算后，结合一定的计算方法和分析原则，并根据计算结果进一步确保模型参数值的可靠性和合理性。此外，由于在实际数据收集和整理的过程中，对于具体的失效数据的准确判断存在一定的困难，为此，其所采取的分析方法和计算公式可能存在偏差，最终影响了对软件可靠性的评估结果。综上所述，虽然该文设计和实现了软件可靠性评估工具，但是在实际的应用中仍然存在不足之处，还需要更多的学者来其进行改善和探索。

参考文献

[1] 林睦炎.基于失效数据的软件可靠性模型的选择与预测研究及实现[D].昆明理工大学，2013.

[2] 王强.构件软件可靠性分析理论与方法研究[D].合肥工业大学，2012.