【摘 要】本文介紹了軟件可靠性設(shè)計(jì)的基本概念，軟件故障產(chǎn)生的機(jī)理，軟件質(zhì)量的可靠性參數(shù)，并且著重介紹了軟件可靠性設(shè)計(jì)方法。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)軟件 可靠性設(shè)計(jì) 機(jī)理 參數(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，軟件可靠性成為我們關(guān)注的一個(gè)問題，軟件系統(tǒng)規(guī)模越做越大越復(fù)雜，其可靠性越來越難保證。應(yīng)用本身對系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性要求越來越高，在一些關(guān)鍵的應(yīng)用領(lǐng)域，如航空、航天等，其可靠性要求尤為重要，在銀行等服務(wù)性行業(yè)，其軟件系統(tǒng)的可靠性也直接關(guān)系到自身的聲譽(yù)和生存發(fā)展競爭能力。特別是軟件可靠性比硬件可靠性更難保證，會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。在許多項(xiàng)目開發(fā)過程中，對可靠性沒有提出明確的要求，開發(fā)商（部門）也不在可靠性方面花更多的精力，往往只注重速度、結(jié)果的正確性和用戶界面的友好性等，而忽略了可靠性。在投入使用后才發(fā)現(xiàn)大量可靠性問題，增加了維護(hù)困難和工作量，嚴(yán)重時(shí)只有束之高閣，無法投入實(shí)際使用。本文僅就軟件可靠性工程在軟件開發(fā)過程中的應(yīng)用談?wù)勛约旱恼J(rèn)識(shí)。

一、軟件可靠性設(shè)計(jì)的基本概念

（一）軟件及軟件故障

軟件（也稱程序）本質(zhì)上是一種把一組離散輸入變成一組離散輸出的工具，它由一組編碼語句組成，這些語句的功能基本上是以下功能之一：1.計(jì)算一個(gè)表達(dá)式并將其結(jié)果存儲(chǔ)在單元里；2.決定下一步要執(zhí)行哪個(gè)語句；3.進(jìn)行輸入/輸出控制。

軟件產(chǎn)品與硬件產(chǎn)品一樣。軟件的可靠性工作也是貫穿于軟件的整個(gè)壽命周期的。軟件的壽命周期，是指從軟件任務(wù)的提出一直到它完成使命，因陳舊而被廢棄為止的整個(gè)時(shí)間歷程，這個(gè)壽命周期包括了提出要求/規(guī)格說明、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、檢驗(yàn)、維護(hù)等五個(gè)階段，前四個(gè)階段為開發(fā)期，維護(hù)階段為使用期。

（二）軟件可靠性

關(guān)于軟件可靠性的定義是什么。較多的人認(rèn)為軟件的可靠性與“概率統(tǒng)計(jì)的可靠性”的概念密切相關(guān)，軟件的可靠性是軟件在規(guī)定的條件下、規(guī)定的時(shí)間周期內(nèi)執(zhí)行所要求功能的能力。軟件的可靠度是軟件在規(guī)定的條件下、規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不引起系統(tǒng)故障的概率，該概率是系統(tǒng)輸入與系統(tǒng)使用的函數(shù)。

二、軟件質(zhì)量的可靠性參數(shù)

（一）系統(tǒng)平均不工作間隔時(shí)間（MTBSD或MTBD）

設(shè)d為軟件正常工作總時(shí)間，d為系統(tǒng)由于軟件故障而停止工作的次數(shù)，則定義TBSD=Tv/（d+1）。式中，TBSD—MTBSD；Tv—軟件正常工作總時(shí)間（h）；d—系統(tǒng)由于軟件故障而停止工作的次數(shù)。MTBSD反映了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（二）系統(tǒng)不工作次數(shù)（一定時(shí)期內(nèi)）

由于軟件故障而停止工作，必須由操作者介入再啟動(dòng)才能繼續(xù)工作的次數(shù)。

（三）可用度A

設(shè)Tv為軟件正常工作總時(shí)間，TD為由于軟件故障使系統(tǒng)不工作的時(shí)間，則定義A=TV/（TV+TD）。它反映了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，亦可表達(dá)為A=TBD/（TBD+TDT）。式中，TBD—MTBD（h），TDT—平均不工作時(shí)間，以下簡稱MDT（h）。對一般生產(chǎn)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，要求A≥99.8%；銀行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，要求A>99.9%。

（四）MTTR

它反映了出現(xiàn)軟件缺陷后采取對策的效率。在一定程度上也反映了軟件企業(yè)對社會(huì)服務(wù)的責(zé)任心。對于在線系統(tǒng)而言，MTT只要求不超過2天，變差系數(shù)應(yīng)小于1。一般的MTTR也應(yīng)小于7天，變差系數(shù)小于1。

（五）平均不工作時(shí)間（MDT）

即由于軟件故障，系統(tǒng)不工作的均值。對在線系統(tǒng)而言。MDT要求不超過10min一般的MDT<30min。

（六）初期故障

一般以軟件交付使用后的三個(gè)月內(nèi)為初期故障期。初期故障率的大小取決于軟件設(shè)計(jì)水平、檢查項(xiàng)日數(shù)、軟件規(guī)模、軟件調(diào)試徹底與否等因素。

（七）偶然故障率

一般以軟件交付給使用方四個(gè)月后為偶然故障期，偶然故障率以每1000h的故障數(shù)為單位，它反映了軟件處于穩(wěn)定狀態(tài)下的質(zhì)量。一般最少要求偶然故障率不超過1，即每千小時(shí)不到1個(gè)故障，亦即MTBF超過1000h。

（八）使用方誤用率

使用方不按照軟件規(guī)范及說明等使用造成的錯(cuò)誤叫使用方誤用。在總使用次數(shù)中，使用方誤用次數(shù)占的百分率叫使用方誤用率。造成使用方誤用的原因之一是使用方對說明理解不深，操作不熟練，但也有可能是說明沒有講得很清楚而引起誤解。其他的原因還有軟件系統(tǒng)的可操作性還應(yīng)改進(jìn)、對使用方的使用培訓(xùn)還要更深入等等。

（九）用戶提出補(bǔ)充要求數(shù)

這反映軟件未能充分滿足用戶的需要，有時(shí)要求是特定用戶的特定要求，生產(chǎn)方為了更好地為社會(huì)服務(wù)，應(yīng)該盡力滿足他們的要求。

（十）處理能力

處理能力有各種指標(biāo)。例如可用每小時(shí)平均處理多少文件、每項(xiàng)工作的反應(yīng)時(shí)間多少秒等來表示，根據(jù)需要而定。在評價(jià)軟件及系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益時(shí)需用這項(xiàng)指標(biāo)。

三、軟件可靠性設(shè)計(jì)方法

從軟件可靠性的概念可知，軟件的缺陷可以導(dǎo)致錯(cuò)誤并造成系統(tǒng)的故障，因此，缺陷是一切錯(cuò)誤的根源。為了提高軟件的可靠性，最關(guān)鍵的還是力求減少軟件中的缺陷。軟件的缺陷來自軟件壽命周期的各個(gè)階段，因此應(yīng)想方設(shè)法在壽命周期的各個(gè)階段減少缺陷。缺陷在一定的環(huán)境條件下暴露，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)錯(cuò)誤。軟件的錯(cuò)誤概括地說可能由規(guī)范（要求/規(guī)格說明）、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)及編碼過程產(chǎn)生。

四、結(jié)束語

軟件可靠性設(shè)計(jì)工程是一門雖然得到普遍承認(rèn)，但還處于不成熟的正在發(fā)展確立階段的新工程學(xué)科，任然存在很多問題，需要去探索、研究和解決。本文介紹只在軟件可靠性設(shè)計(jì)方面拋磚引玉，提供借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]張磊，周繼鋒，張強(qiáng).系統(tǒng)軟件可靠性驗(yàn)證測試方法研究[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2010，06.

[2]曾福萍，靳慧亮，陸民燕.軟件缺陷模式的研究[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2011，02.