6-2014软件可靠性工程基础

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1、软件可靠性工程基础——软件可靠性评估北京航空航天大学可靠性与系统工程学院2014年目的l理解什么是软件可靠性评估，基本原理l掌握和应用典型的软件可靠性模型l了解比较软件可靠性模型的主要方法l理解稳定使用阶段的软件可靠性评估l理解增长测试中的软件可靠性评估2内容1.软件可靠性评估概述2.软件可靠性评估模型3.模型预计的有效性4.稳定使用阶段的软件可靠性评估5.增长测试中的软件可靠性评估31软件可靠性评估概述4何为软件可靠性评估l国家标准GB11457（软件工程术语）§软件可靠性评估（softwarereliabilityassessment）或软件可靠性评价（soft

2、warereliabilityevaluation）是指“确定现有系统或系统部件可靠性所达到的水平的过程”l国际标准IEEEStd.1633（IEEERecommendedPracticeonSoftwareReliability）§软件可靠性评估（softwarereliabilityevaluation）被定义为“统计学技术在系统测试和运行期间收集的可观测失效数据上的应用，用于评价软件的可靠性”因此，二者的定义均认为，软件可靠性评估是在获得了软件的失效数据之后对软件可靠性水平的定量估计和评价。5评估的原理失效率测量到的可靠性值拟合的可靠当前性模型曲线水平要求的可

3、靠性测试运行时间当前测试时间达到要求的可靠性的预计时间评估的准确与否取决于什么？62软件可靠性评估模型7模型概述l软件可靠性评估模型是随机过程的一种表示形式，将软件可靠性或与软件可靠性直接相关的量，例如：平均无失效时间、失效率等，表示成时间与软件产品的特性、或者开发过程的函数。l软件可靠性评估模型是将软件失效过程的一般形式规定为各因素，例如缺陷引入、缺陷移除和运行环境等的函数或数学表达式，是描述软件失效与软件缺陷之间关系的数学方程。8模型概述l基于模型的软件可靠性评估基本原理是：对软件可靠性测试中或实际使用中收集的失效数据，利用统计知识分析其规律，建立一个参数模型，

4、在软件可靠性数据的基础上对该统计分布的参数进行估计，从而在此模型基础上对软件的可靠性进行定量估计或评价。9呈指数分布的NHPP模型——Jelinski-Moranda模型10Jelinski-Moranda模型—概述l模型概述§该模型是由Jelinski、Moranda于1972年开发的可靠性模型，是最早建立的软件可靠性模型之一，曾用于麦克唐奈道格拉斯海军工程中。§该模型以一种简便和合乎直觉的方式表明如何根据软件缺陷的显露历程来预计未来软件可靠性的行为，它包含软件可靠性建模中若干典型和最主要的假设，因而引发出后来的许多种变形。§事实上，现有大多数软件可靠性模型要么可

5、认为是其变形或扩展，要么与其密切相关。该模型对软件可靠性定量分析技术的建立和发展做出了重要的贡献，是软件可靠性研究领域的第一个里程碑。11Jelinski-Moranda模型-假设与数据要求l假设与数据要求§程序中的固有错误数N0是一个未知的常数；§程序中的各个错误是相互独立的，每个错误导致系统发生失效的可能性大致相同，各次失效间隔时间也相互独立；§测试过程中检测到的错误，都被排除，每次排错只排除一个错误，排错时间可以忽略不计，在排错过程中不引入新的错误；§程序的失效率在每个失效间隔时间内是常数，其数值正比于程序中残留的错误数，在第i个测试区间，其失效率函数为Z(x

6、)=f(N-i+1)i012Jelinski-Moranda模型-假设与数据要求§图7-1失效率变化曲线§错误以相等的可能发生，且相互独立，错误检测率正比于当前程序中的错误数；§软件的运行方式与预期的运用方式相似。13Jelinski-Moranda模型-构造与参数估计l模型的构造与参数估计§在假设的基础上，运用可靠性工程学的基本理论，以第i－1次失效为起点的第i次失效发生的时间是一个随机变量，它服从以Zx()i为参数的指数分布，其密度函数为f(xi)=f(N0-i+1)exp{-f(N0-i+1)xi}§其分布函数为xiF(x)=f(x)dx=1-exp{-f(N

7、-i+1)x}iòii0i0§其可靠性函数为R(xi)=1-F(xi)=exp{-f(N0-i+1)xi}14Jelinski-Moranda模型-构造与参数估计§假设总共发生n个失效，似然函数为nnL(x1,×××,xn)=Õf(xi)=Õf(N0-i+1)exp{-f(N0-i+1)xi}i=1i=1§对上式两边取对数，得nnlnL(x1,×××,xn)=ålnf(xi)=å(lnf(N0-i+1)-f(N0-i+1)xi)i=1i=1§则模型参数的极大似然法估计值是以下方程组的解ì^nïf=^nnïN(åxi)-å(i-1)xiïïi=1i=1ínï1nå