[发明专利]基于新环境因子函数的软件可靠性增长模型的建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及软件可靠性模型研究领域，特别是考虑测试与运行环境区别，提出一种基于新环境因子函数的软件可靠性增长模型的建模方法。

背景技术

随着软件应用领域的扩展和功能要求的进一步提高，软件系统规模日益增大，计算机系统中由软件实现的功能所占的比例迅速增加，软件的可靠性成为人们关注的焦点之一。如何准确的度量和预测软件系统的可靠性是当前软件可靠性研究领域的一个热点。软件可靠性建模是软件可靠性工程的基础，旨在根据软件可靠性数据以统计的方法给出软件可靠性的估计值或预测值，评估软件的可靠性，是软件系统可靠性评估和预测的关键技术之一。

在软件开发的测试阶段，不断地检测并排除软件故障，提高软件可靠性，描述这个过程的模型称为软件可靠性增长模型(Software Reliability Growth Model，简称SRGM)。绝大多数的软件可靠性增长模型所采取的软件可靠性标准都是测试可靠性，只有在少数文献中提到了运行可靠性标准(可参考文献J.D.Musa.A theory of software reliability and its application.IEEE Transactions on Software Engineering，1975，3(1)：312～327和Suresh N，Babu.AJG.Software reliability estimation and optimization，a nonhomogeneous poisson process approach.International Journal of Quality and Reliability Management.1997，(14)：287～300)。软件运行阶段，不同的硬件平台、操作系统和不同的应用软件的作用，使得软件运行环境和测试环境不可能一致，而对软件系统可靠性的预测，是对用户实际操作环境中可靠性的预测。测试环境与运行环境的差别对软件可靠性建模的影响主要体现在以下几点：

(1)理想条件下，软件系统的测试环境和用户的使用环境相同，软件测试根据用户的操作剖面，运行足够长的时间，得到符合实际情况的失效率。然而，在实际中，这是不可行的，因为给予运行剖面的测试在资源和时间上耗费高的惊人。所以在软件测试过程中，为了降低成本和提高效率，人们会采用多种测试方法和测试工具加速软件的失效，测试环境会加速软件的实效过程，从而导致对运行阶段的失效强度悲观估计，也就造成软件可靠性估计值与实际值不一致。

(2)在软件发布之前，很难定义运行剖面，即用户执行某项操作及其发生的概率，测试阶段输入域中输入点选择的分布和测试剖面下分布是不同的。另外，不同的测试方法对输入点的选择有差异，这就会形成不同的测试剖面，得到不同的可靠性估计数值。(可参考文献M.H.Chen，A.P.Mathur，V.J.Rego.Effect of Testing Techniques on Software Reliability EstimatesObtained Using Time-Domain Models.IEEE Transactions on Reliability，1995，44(1)：97～103)。

(3)测试阶段对可靠性分配的方法各异，比如对于软件系统中的异常处理部分，如果按照运行剖面对软件系统进行常规测试，对处理异常事件部分软件被执行的概率非常低，而实际测试中，要执行很多测试用例来测试异常处理模块，在这种情况下，输入点的选择与分布和运行剖面下的选择与分布也是不同的。

因此，研究测试环境与运行环境的差别以及对软件可靠性建模的影响，建立运行阶段的软件可靠性模型势在必行。

目前，考虑测试环境与运行环境差别的研究主要是利用环境因子(Environmental factor)降低因测试环境与运行环境的差别给软件可靠性估计精度造成的误差。这种方法是用一个变量表示环境因子，把软件系统在运行环境下的故障检测率和测试环境下的故障检测率通过环境因子联系起来。