朱進

摘 要： 智能手機系統(tǒng)軟件目前競爭激烈，對系統(tǒng)可靠性要求較高，Message（短信/彩信）系統(tǒng)是手機軟件中較重要的一個部分，其系統(tǒng)可靠性對整個手機軟件的可靠性起到很重要的作用。以Message系統(tǒng)為例，探討了針對可靠性的常用技術在智能手機系統(tǒng)開發(fā)過程中的運用，包括容錯設計，檢測技術，降低復雜度設計。通過可靠性技術的運用，使得Message系統(tǒng)以高可靠性圓滿完成。由此可見，系統(tǒng)可靠性技術較能適用于此類周期短，系統(tǒng)可靠性要求高的智能手機項目，以及一些移動互聯(lián)網(wǎng)軟件項目，其實用前景較好。

關鍵詞： 系統(tǒng)可靠性； 容錯設計； 檢測技術； 降低復雜度設計； Message

中圖分類號：TP311.5 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2014）06-30-02

0 引言

我單位從事的是智能手機系統(tǒng)項目的架構與研發(fā)工作，產(chǎn)品面向國外。目前，手機軟件競爭非常激烈，新技術的市場期比較短，如果手機軟件不穩(wěn)定，可靠性差，將導致市場逐步喪失。Message系統(tǒng)是整個手機軟件系統(tǒng)中非常重要的部分，它的可靠性直接影響到整個手機軟件平臺的穩(wěn)定性和可靠性。在Message系統(tǒng)的開發(fā)過程中，我們特別加強了系統(tǒng)可靠性技術在開發(fā)中的運用。

1 系統(tǒng)可靠性理論概述

系統(tǒng)可靠性是指系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力[1]。影響系統(tǒng)可靠性的主要因素有：運行環(huán)境（系統(tǒng)可靠性的定義是相對于運行環(huán)境的）；軟件內(nèi)部結構（內(nèi)部結構越復雜，包含的缺陷數(shù)可能越多）；軟件的開發(fā)方法和開發(fā)環(huán)境；軟件的可靠性投入等。

以下是幾種系統(tǒng)可靠性常用的技術。

⑴ 容錯設計技術。對于軟件失效后果特別嚴重的場合，可采用容錯設計方法。常用的軟件容錯技術有恢復塊設計，N版本程序設計和冗余設計[2]。恢復塊設計就是選擇一組操作作為容錯設計單元，從而把普通的程序塊變成恢復塊。一個恢復塊中包含若干功能相同，設計差異的程序塊，每一時刻有一個程序塊處于運行狀態(tài)，一旦某程序塊出現(xiàn)故障，則備份程序塊予以替換。N版本程序設計的核心是通過設計出多個模塊和不同版本，對于相同初始條件和相同輸入的操作結果進行多數(shù)表決（防止因其中某一軟件模塊/版本的故障而提供了錯誤的服務，以實現(xiàn)軟件容錯）[3]。冗余設計的思路來源于硬件系統(tǒng)，但有所不同，軟件冗余設計技術是采用多種不同路徑，不同算法或不同實現(xiàn)方法的模塊或系統(tǒng)作為備份，在出現(xiàn)故障時進行替換維持系統(tǒng)的正常運行。

⑵ 檢測技術。在無須在線容錯或不能采用冗余設計技術的部分，但又有較高可靠性要求時，一般采用檢測性設計，在軟件出現(xiàn)故障后能及時發(fā)現(xiàn)并報警[4]。但其明顯的缺點是不能自動解決故障，如果沒有人工干預，最終將導致系統(tǒng)不能正常運行。

⑶ 降低復雜度設計。軟件復雜性與軟件可靠性有密切的關系。軟件復雜性是產(chǎn)生軟件缺陷的重要根源[5]。降低復雜度設計的思想就是在保證實現(xiàn)軟件功能的基礎上，簡化軟件結構。

2 軟件可靠性技術在Message系統(tǒng)中的應用

在Message系統(tǒng)中，與軟件可靠性相關的有這幾個部分：Message的接收，Message的發(fā)送，附件的添加，接收附件的保存，Message大批量刪除等。下面分別說明。

⑴ Message的接收。Message的接收分為兩種，一種是短信的接收，另一種是彩信的接收。短信的接收時間非常短，系統(tǒng)能在極短的時間內(nèi)收到短信到達的消息，隨后進行系統(tǒng)處理。因而其原始可靠性比較好。而彩信的接收時間比較長，且與彩信容量成正比，在收到彩信到達的消息后，還有一個相對較長時間的下載過程。所以，對于Message的接收，可靠性設計主要集中在彩信接收這方面。彩信接收的成功與否，與移動網(wǎng)絡有很大關系。如果當前網(wǎng)絡信號不好，則很有可能導致接收失敗。而移動網(wǎng)絡并非屬于我們的范圍，因此，可靠性設計主要集中在Message系統(tǒng)本身。無線網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)，在未下載之前，Message系統(tǒng)是無法知道的，因此，不宜采用冗余技術。我們選擇了檢測技術。如果因為某些原因導致彩信接收失敗，系統(tǒng)將給出提示，由用戶選擇是重新下載，還是放棄。

⑵ Message的發(fā)送。Message的發(fā)送，同樣分為彩信的發(fā)送和短信的發(fā)送。短信的發(fā)送時間較短，可靠性好，而彩信的發(fā)送則時間比較長，容易產(chǎn)生不穩(wěn)定因素。對于Message系統(tǒng)，彩信發(fā)送在可靠性方面的錯誤主要是數(shù)據(jù)丟失，在整個手機系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)丟失的原因較多，為此，我們選用容錯設計技術中的冗余技術。對于較大附件，采用備份保存，即使發(fā)送失敗，仍然可以得到完整的數(shù)據(jù)，繼續(xù)發(fā)送。

⑶ 附件的添加。當要發(fā)送彩信時，需要添加附件。附件的總大小必須小于300K。如果附件超過300K，必須進行縮減。如果圖片面積比較大時，也必須對面積進行縮減。這一系列的算法，如果太過復雜，勢必導致添加附件的時間過長，進而導致不穩(wěn)定因素增加，出現(xiàn)附件添加失敗的情況，這將破壞文件（文件讀寫操作進行到一般時被迫異常中斷）。通過分析，我們決定采用兩種可靠性技術：一是容錯設計技術中的冗余技術，二是降低復雜度設計。

對于冗余技術，可適當增加附件的備份，當文件被破壞時，可使用備份的文件進行替代；對于降低軟件復雜度，是針對附件或圖片的縮減算法，使算法簡單，不穩(wěn)定因素減少。

⑷ 接收附件的保存。當收到彩信時，用戶可以選擇其附件進行保存。同樣，保存算法耗時不宜過長，否則，也會使不穩(wěn)定因素增加。因此，我們決定采用降低復雜度設計。

⑸ Message大批量刪除。當系統(tǒng)存儲的Message量非常大時（對于我們的系統(tǒng)，大于800條），刪除過程將顯得相對長一點。在這里，經(jīng)過分析，我們采用容錯設計技術中的恢復塊設計。當某一刪除程序出現(xiàn)故障時，則備份的刪除程序進行替代運行。

⑹ 對于開發(fā)工具和環(huán)境而言，我們選擇可靠性較高的Java語言，在Ubuntu Linux系統(tǒng)環(huán)境下進行開發(fā)。

3 結束語

本系統(tǒng)中通過可靠性技術的運用，使得Message子系統(tǒng)在可靠性較高的情況下圓滿完成?？煽啃约夹g的運用極大地縮短了同類項目的開發(fā)周期，節(jié)約了項目研發(fā)成本，增強了市場競爭力。由此可見，系統(tǒng)可靠性技術在智能手機Message開發(fā)過程中運用，較適用于此類周期短，技術要求高的智能手機項目，以及一些移動互聯(lián)網(wǎng)軟件項目，其實用前景較高。但是，在該系統(tǒng)中也存在一些不足之處，例如，一些恢復塊的設計功能太過簡單，有的不能完全替代恢復；冗余的數(shù)據(jù)量有時候過大，影響系統(tǒng)性能等。對于這些不足之處，有待于在未來的項目中進行改進。

參考文獻：

[1] 趙靖，王延斌，曲立平，史長亭.軟件可靠性工程[M].西北工業(yè)大學出版

社，2011.

[2] 王仲生.智能容錯技術及應用[M].國防工業(yè)出版社，2002.

[3] 何國偉.軟件可靠性[M].國防工業(yè)出版社，2003.

[4] （美）Doron A.Peled著，王林章等譯.軟件可靠性方法[M].機械工業(yè)出

版社，2012.

[5] 張友生，王勇.系統(tǒng)架構設計師教程（第二版）[M].電子工業(yè)出版社，

2009.