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一種基于失效費用劃分的穿戴計算機軟件可靠性模型研究
摘 要：根據(jù)故障的嚴重程度對軟件系統(tǒng)中潛伏的故障進行了類型劃分,并利用傳統(tǒng)的G2O 模型建立了一個基于失效費用劃分的軟件可靠性增長模型1 無線網(wǎng)絡(luò)使穿戴計算機的性能得到了很大的提升,根據(jù)是否會嚴重影響穿戴計算機的網(wǎng)絡(luò)通信能力,將其軟件系統(tǒng)的故障分為兩類: ①一般故障,不影響或較小影響系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信; ②通信故障,嚴重影響甚至阻斷系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信1 利用前面建立的軟件可靠性增長模型,建立了一個穿戴計算機軟件系統(tǒng)可靠性增長模型,并對一組數(shù)據(jù)進行了評估1
關(guān)鍵詞：軟件可靠性;軟件可靠性增長模型(SRGM) ; G2O 模型;穿戴計算機
1 引 言
軟件可靠性建模是對軟件系統(tǒng)的可靠性進行評測的重要手段1 軟件系統(tǒng)潛伏的各種故障一旦在系統(tǒng)應(yīng)用過程中引發(fā)軟件失效,就可能給用戶造成損失,這些損失既包括軟件故障的修復(fù)費用,又包括在發(fā)生故障時系統(tǒng)因不能為用戶提供相關(guān)的服務(wù)而造成的損失1 因為故障的嚴重程度不同,造成損失的差別也比較大1 有些軟件故障對系統(tǒng)的功能和性能影響很小,甚至是用戶可以忍受而無需修復(fù)的,有些軟件故障則可能會給用戶帶來巨大的損失,造成整個系統(tǒng)的損毀和人員的傷亡1 由于不同的故障給用戶造成的損失不同,在給定開發(fā)和測試費用的前提下,用戶可能并不希望故障出現(xiàn)的概率都相同1 為了減少測試成本,造成損失相對較小的那些軟件故障出現(xiàn)的概率可以相對的大一點,會給用戶造成嚴重損失的那些軟件故障出現(xiàn)的概率就應(yīng)該比較低,損失越嚴重的軟件故障,出現(xiàn)的概率越低1 因此,用戶提出的軟件可靠度需求是一個與故障可能造成的損失相關(guān)的向量1 為了滿足用戶的軟件可靠度需求,需要對軟件系統(tǒng)潛伏的故障按照它們可能會給用戶造成的損失進行類型劃分,并根據(jù)劃分結(jié)果對軟件系統(tǒng)進行可靠性建模,以評估軟件系統(tǒng)的可靠度,估算軟件的發(fā)布時間1穿戴計算機是一種能夠隨使用者任意移動的新型計算機系統(tǒng)1 移動性是穿戴計算機與普通臺式機的主要區(qū)別[1 ]1 它除了需要具備獨立計算能力之外,還需要與其他處在移動之中的穿戴計算機、便攜機以及固定的臺式機、工作站、服務(wù)器發(fā)生數(shù)據(jù)交換,實現(xiàn)信息共享、分布計算等功能,也就是應(yīng)當具備無線組網(wǎng)的能力[2 ]1 無線接入設(shè)備提升了穿戴計算機的功能和性能,提高了惡劣環(huán)境下操作人員的生存能力1 如果通信系統(tǒng)出現(xiàn)故障,穿戴計算機的操作者將可能陷入孤立無援的境地,難以順利完成預(yù)定的工作任務(wù)1 因此,穿戴計算機軟件系統(tǒng)中能夠引發(fā)通信中斷的軟件故障要降到比較低的程度1為了估算穿戴計算機軟件系統(tǒng)的可靠性和預(yù)測軟件發(fā)布時間,根據(jù)穿戴計算機軟件系統(tǒng)的特點為其構(gòu)建可靠性增長模型具有重要意義12 2 基于失效費用的軟件故障劃分
軟件系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)的靈魂,軟件系統(tǒng)本身的復(fù)雜性和人的思維的局限性造成了軟件系統(tǒng)中可能會潛伏各種各樣的故障1 這些軟件故障引發(fā)的軟件失效可能會給用戶帶來損失1 對軟件故障的分類方法有很多種,比較有代表性的是IBM 公司對其大型項目的故障模式采用的正交缺陷分類法(簡稱ODC) [3 ]1 這種故障分類方法對軟件測試有一定的指導(dǎo)意義,但用戶更關(guān)心的是如果軟件系統(tǒng)中潛伏著故障,它產(chǎn)生的失效能夠帶來多大的損失1 有些故障即使數(shù)量較多,也是用戶能容忍的,另外一些故障則可能會給計算機系統(tǒng)甚至是給與之相關(guān)的更大規(guī)模的系統(tǒng)造成毀滅性的損失1 例如,航天器發(fā)射過程中火箭的爆炸,由這類故障引發(fā)的失效發(fā)生的概率必須比較低,用戶才能接受1 如果對軟件系統(tǒng)中可能潛伏的故障不按照其可能造成的損失進行劃分,對所有類型的故障發(fā)生概率均同等對待,則可能會加大軟件測試的工作量和強度,提高軟件的測試費用,給用戶帶來較大的經(jīng)濟壓力1 因此,有必要據(jù)此對軟件故障進行劃分1定義11 設(shè)FALL是軟件系統(tǒng)S 中潛伏的全部故障組成的集合。
3 基于失效費用劃分的SRGM
迄今為止,已建立的軟件可靠性增長模型有數(shù)百種[4 ] ,例如,J2M 模型、G2O 模型、對數(shù)模型等1 G2O 模型(簡稱GOM) 于1979 年由Goel 和Okumoto提出, 是關(guān)于連續(xù)時間的NHPP ( non2homogeneouspoisson process) 模型中的經(jīng)典模型1 GOM 形式簡單,回歸驗證表明其在很多應(yīng)用中都工作得很好[5 ,6 ] ,很多軟件系統(tǒng)的可靠性評估使用了這個模型或這個模型的改進模型1 因此,可以選擇以GOM 為基礎(chǔ),構(gòu)造基于失效費用劃分的軟件可靠性增長模型。
4 基于失效費用劃分的穿戴計算機SRGM
通信系統(tǒng)是穿戴計算機系統(tǒng)中的一個重要模塊,如果無線通信中斷,操作者就會失去與后方基地或其他相鄰穿戴計算機操作者的聯(lián)系,影響任務(wù)的完成,甚至可能造成比較嚴重的損失1 因此,穿戴計算機系統(tǒng)的軟件故障可分為兩類: ①一般故障,不影響或較小地影響穿戴計算機系統(tǒng)的無線通信能力;②通信故障,嚴重影響或阻斷穿戴計算機系統(tǒng)的無線通信1 與一般故障相比,軟件系統(tǒng)針對嚴重故障的可靠度應(yīng)該比較高1推論31 如果將穿戴計算機中的軟件故障按照其對通信系統(tǒng)可能造成的損失分為一般故障和通信故障兩類。
5 結(jié) 論
軟件系統(tǒng)中潛伏的故障會引發(fā)失效,根據(jù)對用戶可能造成的損失,可以將軟件故障進行適當?shù)姆诸? 進而將軟件系統(tǒng)的可靠性向量化,為軟件測試者選擇合理的軟件發(fā)布時間1 本文主要做了以下幾方面的工作:
(1) 軟件系統(tǒng)中潛伏的故障可以按照其引發(fā)的失效可能給用戶造成損失的嚴重程度進行了等價類劃分,定義軟件可靠度向量的數(shù)學(xué)形式。
(2) 以G2O 模型為基礎(chǔ),建立了基于失效費用劃分的軟件可靠性增長模型,討論了建立在這個模型基礎(chǔ)上的軟件可靠度向量和軟件發(fā)布時間。
(3) 根據(jù)穿戴計算機工作環(huán)境的特點,將穿戴計算機中的故障劃分為兩類:一般故障和通信故障1利用基于失效費用的軟件可靠性模型為穿戴計算機的軟件系統(tǒng)進行了可靠性建模。
(4) 以一組實驗數(shù)據(jù)為例,應(yīng)用建立的SRGM評估了穿戴計算機軟件系統(tǒng)的可靠性。
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