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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：根據故障的嚴重程度對軟件系統中潛伏的故障進(jìn)行了類(lèi)型劃分,并利用傳統的G2O 模型建立了一個(gè)基于失效費用劃分的軟件可靠性增長(cháng)模型1 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )使穿戴計算機的性能得到了很大的提升,根據是否會(huì )嚴重影響穿戴計算機的網(wǎng)絡(luò )通信能力,將其軟件系統的故障分為兩類(lèi): ①一般故障,不影響或較小影響系統的網(wǎng)絡(luò )通信; ②通信故障,嚴重影響甚至阻斷系統的網(wǎng)絡(luò )通信1 利用前面建立的軟件可靠性增長(cháng)模型,建立了一個(gè)穿戴計算機軟件系統可靠性增長(cháng)模型,并對一組數據進(jìn)行了評估1
關(guān)鍵詞：軟件可靠性;軟件可靠性增長(cháng)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(jìn)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(guò)程中引發(fā)軟件失效,就可能給用戶(hù)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(fā)生故障時(shí)系統因不能為用戶(hù)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的功能和性能影響很小,甚至是用戶(hù)可以忍受而無(wú)需修復的,有些軟件故障則可能會(huì )給用戶(hù)帶來(lái)巨大的損失,造成整個(gè)系統的損毀和人員的傷亡1 由于不同的故障給用戶(hù)造成的損失不同,在給定開(kāi)發(fā)和測試費用的前提下,用戶(hù)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(diǎn),會(huì )給用戶(hù)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(hù)提出的軟件可靠度需求是一個(gè)與故障可能造成的損失相關(guān)的向量1 為了滿(mǎn)足用戶(hù)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(huì )給用戶(hù)造成的損失進(jìn)行類(lèi)型劃分,并根據劃分結果對軟件系統進(jìn)行可靠性建模,以評估軟件系統的可靠度,估算軟件的發(fā)布時(shí)間1穿戴計算機是一種能夠隨使用者任意移動(dòng)的新型計算機系統1 移動(dòng)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(dòng)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)生數據交換,實(shí)現信息共享、分布計算等功能,也就是應當具備無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)的能力[2 ]1 無(wú)線(xiàn)接入設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 如果通信系統出現故障,穿戴計算機的操作者將可能陷入孤立無(wú)援的境地,難以順利完成預定的工作任務(wù)1 因此,穿戴計算機軟件系統中能夠引發(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的可靠性和預測軟件發(fā)布時(shí)間,根據穿戴計算機軟件系統的特點(diǎn)為其構建可靠性增長(cháng)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(huì )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(huì )給用戶(hù)帶來(lái)?yè)p失1 對軟件故障的分類(lèi)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(lèi)法(簡(jiǎn)稱(chēng)ODC) [3 ]1 這種故障分類(lèi)方法對軟件測試有一定的指導意義,但用戶(hù)更關(guān)心的是如果軟件系統中潛伏著(zhù)故障,它產(chǎn)生的失效能夠帶來(lái)多大的損失1 有些故障即使數量較多,也是用戶(hù)能容忍的,另外一些故障則可能會(huì )給計算機系統甚至是給與之相關(guān)的更大規模的系統造成毀滅性的損失1 例如,航天器發(fā)射過(guò)程中火箭的爆炸,由這類(lèi)故障引發(fā)的失效發(fā)生的概率必須比較低,用戶(hù)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(jìn)行劃分,對所有類(lèi)型的故障發(fā)生概率均同等對待,則可能會(huì )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(hù)帶來(lái)較大的經(jīng)濟壓力1 因此,有必要據此對軟件故障進(jìn)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(cháng)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(jiǎn)稱(chēng)GOM) 于1979 年由Goel 和Okumoto提出, 是關(guān)于連續時(shí)間的NHPP ( non2homogeneouspoisson process) 模型中的經(jīng)典模型1 GOM 形式簡(jiǎn)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(gè)模型或這個(gè)模型的改進(jìn)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(cháng)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(gè)重要模塊,如果無(wú)線(xiàn)通信中斷,操作者就會(huì )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,穿戴計算機系統的軟件故障可分為兩類(lèi): ①一般故障,不影響或較小地影響穿戴計算機系統的無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)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(lèi)。
5 結 論
軟件系統中潛伏的故障會(huì )引發(fā)失效,根據對用戶(hù)可能造成的損失,可以將軟件故障進(jìn)行適當的分類(lèi)1 進(jìn)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(fā)布時(shí)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(fā)的失效可能給用戶(hù)造成損失的嚴重程度進(jìn)行了等價(jià)類(lèi)劃分,定義軟件可靠度向量的數學(xué)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(cháng)模型,討論了建立在這個(gè)模型基礎上的軟件可靠度向量和軟件發(fā)布時(shí)間。
(3) 根據穿戴計算機工作環(huán)境的特點(diǎn),將穿戴計算機中的故障劃分為兩類(lèi):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(jìn)行了可靠性建模。
(4) 以一組實(shí)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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