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：根據故障的嚴重程度對軟件系統中潛伏的故障進行了類型劃分,并利用傳統的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 無線網絡使穿戴計算機的性能得到了很大的提升,根據是否會嚴重影響穿戴計算機的網絡通信能力,將其軟件系統的故障分為兩類: ①一般故障,不影響或較小影響系統的網絡通信; ②通信故障,嚴重影響甚至阻斷系統的網絡通信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可靠性增長模型,并對一組數據進行了評估1
關鍵詞：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的可靠性進行評測的重要手段1 軟件系統潛伏的各種故障一旦在系統應用過程中引發軟件失效,就可能給用戶造成損失,這些損失既包括軟件故障的修復費用,又包括在發生故障時系統因不能為用戶提供相關的服務而造成的損失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的功能和性能影響很小,甚至是用戶可以忍受而無需修復的,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,在給定開發和測試費用的前提下,用戶可能并不希望故障出現的概率都相同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的概率就應該比較低,損失越嚴重的軟件故障,出現的概率越低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,并根據劃分結果對軟件系統進行可靠性建模,以評估軟件系統的可靠度,估算軟件的發布時間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1 移動性是穿戴計算機與普通臺式機的主要區別[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、服務器發生數據交換,實現信息共享、分布計算等功能,也就是應當具備無線組網的能力[2 ]1 無線接入設備提升了穿戴計算機的功能和性能,提高了惡劣環境下操作人員的生存能力1 如果通信系統出現故障,穿戴計算機的操作者將可能陷入孤立無援的境地,難以順利完成預定的工作任務1 因此,穿戴計算機軟件系統中能夠引發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的可靠性和預測軟件發布時間,根據穿戴計算機軟件系統的特點為其構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
軟件系統是計算機系統的靈魂,軟件系統本身的復雜性和人的思維的局限性造成了軟件系統中可能會潛伏各種各樣的故障1 這些軟件故障引發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意義,但用戶更關心的是如果軟件系統中潛伏著故障,它產生的失效能夠帶來多大的損失1 有些故障即使數量較多,也是用戶能容忍的,另外一些故障則可能會給計算機系統甚至是給與之相關的更大規模的系統造成毀滅性的損失1 例如,航天器發射過程中火箭的爆炸,由這類故障引發的失效發生的概率必須比較低,用戶才能接受1 如果對軟件系統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濟壓力1 因此,有必要據此對軟件故障進行劃分1定義11 設FALL是軟件系統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百種[4 ] ,例如,J2M 模型、G2O 模型、對數模型等1 G2O 模型(簡稱GOM) 于1979 年由Goel 和Okumoto提出, 是關于連續時間的NHPP ( non2homogeneouspoisson process) 模型中的經典模型1 GOM 形式簡單,回歸驗證表明其在很多應用中都工作得很好[5 ,6 ] ,很多軟件系統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,構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
通信系統是穿戴計算機系統中的一個重要模塊,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系,影響任務的完成,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的無線通信1 與一般故障相比,軟件系統針對嚴重故障的可靠度應該比較高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可能造成的損失分為一般故障和通信故障兩類。
5 結 論
軟件系統中潛伏的故障會引發失效,根據對用戶可能造成的損失,可以將軟件故障進行適當的分類1 進而將軟件系統的可靠性向量化,為軟件測試者選擇合理的軟件發布時間1 本文主要做了以下幾方面的工作:
(1) 軟件系統中潛伏的故障可以按照其引發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學形式。
(2) 以G2O 模型為基礎,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上的軟件可靠度向量和軟件發布時間。
(3) 根據穿戴計算機工作環境的特點,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進行了可靠性建模。
(4) 以一組實驗數據為例,應用建立的SRGM評估了穿戴計算機軟件系統的可靠性。
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