軟件可靠性測(cè)試技術(shù)研究

楊麗波

（淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 淮安 223003）

軟件可靠性測(cè)試技術(shù)研究

楊麗波

（淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 淮安 223003）

文章分析了軟件可靠性測(cè)試的過(guò)程、可靠性測(cè)試中涉及的基本參數(shù)及計(jì)算方法、軟件運(yùn)行剖面的概念和獲取運(yùn)行剖面的步驟、測(cè)試用例的選擇方法、軟件可靠性測(cè)試模型的作用和建立方法。

軟件可靠性測(cè)試；軟件運(yùn)行剖面；軟件可靠性測(cè)試模型

軟件的可靠性是評(píng)價(jià)軟件質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，是在軟件驗(yàn)收階段進(jìn)行的軟件測(cè)試工作，通過(guò)測(cè)試可以計(jì)算出具體的軟件可靠性R的值。對(duì)于安全第一和具有可靠性驗(yàn)收指標(biāo)的軟件產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，軟件可靠性測(cè)試是必不可少的。

1 軟件可靠性測(cè)試的過(guò)程

軟件可靠性測(cè)試的過(guò)程如圖1所示。

圖1 軟件可靠性測(cè)試的過(guò)程

2 描述軟件可靠性的基本參數(shù)

為了具體的描述出軟件產(chǎn)品的可靠性，可以采用故障率、維修率、平均無(wú)故障時(shí)間、平均維護(hù)時(shí)間、有效度和可靠性R來(lái)描述，計(jì)算方法如下：假設(shè)在測(cè)試系統(tǒng)A的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)時(shí)間t1以后，軟件出現(xiàn)錯(cuò)誤停止運(yùn)行，經(jīng)過(guò)時(shí)間T1排除故障，然后繼續(xù)測(cè)試。如圖2所示，t1,t2,…,tn是系統(tǒng)正常工作的時(shí)間，T1,T2,…,Tn是出現(xiàn)故障后的維護(hù)時(shí)間。

圖2 系統(tǒng)測(cè)試過(guò)程狀態(tài)

的單位是FIT，1 FIT=10-9/小時(shí)。

（6）可靠性：軟件的運(yùn)行剖面

2.1 軟件運(yùn)行剖面的概念

軟件運(yùn)行剖面的概念描述的是軟件的輸入域中的各點(diǎn)取值的分布。

假設(shè)X是軟件產(chǎn)品A的定義域，即X={x1，x2，…，xn}，用P（xi）表示xi出現(xiàn)的概率，那么X的運(yùn)行剖面為：{（x1，P（x1）），（x2，P（x2）），…，（xn，P（xn））}。

2.2 獲取運(yùn)行剖面的步驟

構(gòu)建軟件產(chǎn)品的運(yùn)行剖面通常要經(jīng)過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)。

（1）客戶剖面：客戶通常指用同一種方式使用系統(tǒng)的用戶。客戶剖面被定義客戶及客戶出現(xiàn)概率的集合，具體形式如下：

客戶剖面={客戶1：P（客戶1），客戶2：P（客戶2），…，客戶n：P（客戶n）}

（2）用戶剖面：我們將用同一種方法使用系統(tǒng)的用戶稱為一個(gè)用戶組。用戶剖面就是用戶及其用戶出現(xiàn)概率的集合。因?yàn)樵诓煌蛻舻挠脩艚M中，有些以相同的方式使用系統(tǒng)，有些則不同。因此，在計(jì)算用戶剖面時(shí)，要將不同客戶剖面中包括的相同用戶組合并。用戶剖面的具體形式如下：

用戶剖面={用戶1：P（用戶1），用戶2：P（用戶2），…，用戶n：P（用戶n）}

（3）系統(tǒng)模式剖面：系統(tǒng)模式是為便于分析系統(tǒng)的執(zhí)行行為以及更好的管理系統(tǒng)，將系統(tǒng)劃分成一組功能或者操作的集合。通常一個(gè)軟件產(chǎn)品都有多種系統(tǒng)模式，系統(tǒng)模式剖面就是每一種系統(tǒng)模式及其發(fā)生概率的一個(gè)集合，具體形式如下：

系統(tǒng)模式剖面={模式1：P（模式1），模式2：P（模式2），…，模式n：P（模式n）}

（4）功能剖面：根據(jù)上述步驟產(chǎn)生的多個(gè)系統(tǒng)模式，將每種模式進(jìn)一步分解為功能的集合，并確定每個(gè)功能發(fā)生的概率，就構(gòu)成了功能剖面。功能剖面的形式如下：

功能剖面={功能1：P（功能1），功能2：P（功能2），…，功能n：P（功能n）}

（5）運(yùn)行剖面：將系統(tǒng)的每一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)功能及其發(fā)生概率的集合定義為運(yùn)行剖面。因?yàn)樵谲浖_(kāi)發(fā)過(guò)程中，一個(gè)功能可能有多個(gè)不同的實(shí)現(xiàn)方法，而多個(gè)不同的功能又可能使用相同的實(shí)現(xiàn)方法，我們?cè)跍y(cè)試時(shí)所采用的測(cè)試用例是根據(jù)具體實(shí)現(xiàn)功能的方法選擇的，因此要將功能轉(zhuǎn)化為具體的實(shí)現(xiàn)功能，構(gòu)建軟件的運(yùn)行剖面，其形式如下：

運(yùn)行剖面={實(shí)現(xiàn)功能1：P（實(shí)現(xiàn)功能1），實(shí)現(xiàn)功能2：P（實(shí)現(xiàn)功能2）,…，實(shí)現(xiàn)功能n：P（實(shí)現(xiàn)功能n）}

3 基于運(yùn)行剖面的測(cè)試用例公平選擇

任何一個(gè)軟件產(chǎn)品在使用過(guò)程中,各個(gè)功能部件的使用頻率是不同的，軟件運(yùn)行剖面詳細(xì)地刻畫了軟件系統(tǒng)實(shí)際的使用情況。

在軟件可靠性測(cè)試過(guò)程中，測(cè)試用例集是測(cè)試的基礎(chǔ)。測(cè)試人員可以基于軟件的運(yùn)行剖面確定測(cè)試用例集，具體步驟如下：

（1）最小測(cè)試用例集。首先按照測(cè)試用例公平選擇原則和功能的100 %覆蓋原則，建立最小測(cè)試用例集。

（2）如果最小測(cè)試用例集所包括的測(cè)試用例不能滿足可靠性測(cè)試的需求，則繼續(xù)從輸入域中選取新的測(cè)試用例加入到測(cè)試用例集中，從而建立新的用例集合。

（3）不斷重復(fù)以上過(guò)程，直到測(cè)試用例集能夠滿足測(cè)試的要求。

4 軟件可靠性模型

軟件可靠性模型就是利用軟件測(cè)試過(guò)程中的失效數(shù)據(jù)，在一定的假設(shè)的基礎(chǔ)上，采用某一種數(shù)學(xué)模型進(jìn)行軟件可靠性建模，對(duì)系統(tǒng)未來(lái)的可靠性進(jìn)行預(yù)測(cè)。目前已建立的可靠性模型有Weibull和Gamma分布失效時(shí)間模型、Bayes模型、非均勻泊松過(guò)程模型、Musa模型等等。

4.1 軟件可靠性建模的基本假設(shè)

軟件的運(yùn)行剖面與測(cè)試剖面具有一致性；測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤以后立刻修正，修正過(guò)程不引入新的錯(cuò)誤；測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤和錯(cuò)誤失效是彼此獨(dú)立的；測(cè)試過(guò)程中，每個(gè)錯(cuò)誤被發(fā)現(xiàn)的概率是相等的。

4.2 建立軟件可靠性模型的方法

（1）根據(jù)現(xiàn)有的模型和經(jīng)驗(yàn)等其他因素，對(duì)M（t），u（t），F(xiàn)（t），f（t），Z（t）等之一進(jìn)行假設(shè)。（2）根據(jù)上述假設(shè)，推導(dǎo)出其他函數(shù)形式。（3）根據(jù)假設(shè)和推導(dǎo)出的模型的形式，估計(jì)其中參數(shù)。（4）應(yīng)用可靠性數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)所估計(jì)參數(shù)的正確度。

5 結(jié)語(yǔ)

軟件可靠性測(cè)試是軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其目的是對(duì)軟件的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證，判斷其可靠性是否滿足用戶的需求，如果通過(guò)測(cè)試計(jì)算得到的可靠性R的值滿足需求，可以停止可靠性測(cè)試，否則，還需要對(duì)軟件中的缺陷進(jìn)行糾正，提高軟件產(chǎn)品的可靠性。本文分析了在軟件可靠性測(cè)試中使用的相關(guān)技術(shù)理論，希望對(duì)軟件測(cè)試工作者有啟發(fā)作用。

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Analysis on software reliability testing technology

Yang Libo
（Huai’an College of Information Technology, Huai’an 223003, China）

This paper analyzes the process of software reliability testing, the basic parameters and the calculation method involved in the reliability test, the concept of the software operational pro fi le and steps of obtaining operational pro fi le, selection method of test cases, the role of testing model of software reliability and establishing method.

software reliability testing; software operational pro fi le; software reliability testing model

楊麗波（1977— ），女，黑龍江牡丹江，碩士，講師；研究方向：軟件技術(shù)。