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一種基于失效費(fèi)用劃分的穿戴計(jì)算機(jī)軟件可靠性模型研究
摘 要：根據(jù)故障的嚴(yán)重程度對(duì)軟件系統(tǒng)中潛伏的故障進(jìn)行了類型劃分,并利用傳統(tǒng)的G2O 模型建立了一個(gè)基于失效費(fèi)用劃分的軟件可靠性增長(zhǎng)模型1 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)使穿戴計(jì)算機(jī)的性能得到了很大的提升,根據(jù)是否會(huì)嚴(yán)重影響穿戴計(jì)算機(jī)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(yán)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(zhǎng)模型,建立了一個(gè)穿戴計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)可靠性增長(zhǎng)模型,并對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行了評(píng)估1
關(guān)鍵詞：軟件可靠性;軟件可靠性增長(zhǎng)模型(SRGM) ; G2O 模型;穿戴計(jì)算機(jī)
1 引 言
軟件可靠性建模是對(duì)軟件系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行評(píng)測(cè)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(guò)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(fèi)用,又包括在發(fā)生故障時(shí)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?yàn)楣收系膰?yán)重程度不同,造成損失的差別也比較大1 有些軟件故障對(duì)系統(tǒng)的功能和性能影響很小,甚至是用戶可以忍受而無(wú)需修復(fù)的,有些軟件故障則可能會(huì)給用戶帶來(lái)巨大的損失,造成整個(gè)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(kāi)發(fā)和測(cè)試費(fèi)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(cè)試成本,造成損失相對(duì)較小的那些軟件故障出現(xiàn)的概率可以相對(duì)的大一點(diǎn),會(huì)給用戶造成嚴(yán)重?fù)p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(yán)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(gè)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(duì)軟件系統(tǒng)潛伏的故障按照它們可能會(huì)給用戶造成的損失進(jìn)行類型劃分,并根據(jù)劃分結(jié)果對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行可靠性建模,以評(píng)估軟件系統(tǒng)的可靠度,估算軟件的發(fā)布時(shí)間1穿戴計(jì)算機(jī)是一種能夠隨使用者任意移動(dòng)的新型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1 移動(dòng)性是穿戴計(jì)算機(jī)與普通臺(tái)式機(jī)的主要區(qū)別[1 ]1 它除了需要具備獨(dú)立計(jì)算能力之外,還需要與其他處在移動(dòng)之中的穿戴計(jì)算機(jī)、便攜機(jī)以及固定的臺(tái)式機(jī)、工作站、服務(wù)器發(fā)生數(shù)據(jù)交換,實(shí)現(xiàn)信息共享、分布計(jì)算等功能,也就是應(yīng)當(dāng)具備無(wú)線組網(wǎng)的能力[2 ]1 無(wú)線接入設(shè)備提升了穿戴計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)的操作者將可能陷入孤立無(wú)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的可靠性和預(yù)測(cè)軟件發(fā)布時(shí)間,根據(jù)穿戴計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的特點(diǎn)為其構(gòu)建可靠性增長(zhǎng)模型具有重要意義12 2 基于失效費(fèi)用的軟件故障劃分
軟件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)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(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)給用戶帶來(lái)?yè)p失1 對(duì)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(duì)其大型項(xiàng)目的故障模式采用的正交缺陷分類法(簡(jiǎn)稱ODC) [3 ]1 這種故障分類方法對(duì)軟件測(cè)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(lái)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(huì)給計(jì)算機(jī)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(guò)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(duì)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(jìn)行劃分,對(duì)所有類型的故障發(fā)生概率均同等對(duì)待,則可能會(huì)加大軟件測(cè)試的工作量和強(qiáng)度,提高軟件的測(cè)試費(fèi)用,給用戶帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)壓力1 因此,有必要據(jù)此對(duì)軟件故障進(jìn)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(fèi)用劃分的SRGM
迄今為止,已建立的軟件可靠性增長(zhǎng)模型有數(shù)百種[4 ] ,例如,J2M 模型、G2O 模型、對(duì)數(shù)模型等1 G2O 模型(簡(jiǎn)稱GOM) 于1979 年由Goel 和Okumoto提出, 是關(guān)于連續(xù)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(yàn)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(píng)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(chǔ),構(gòu)造基于失效費(fèi)用劃分的軟件可靠性增長(zhǎng)模型。
4 基于失效費(fèi)用劃分的穿戴計(jì)算機(jī)SRGM
通信系統(tǒng)是穿戴計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)重要模塊,如果無(wú)線通信中斷,操作者就會(huì)失去與后方基地或其他相鄰穿戴計(jì)算機(jī)操作者的聯(lián)系,影響任務(wù)的完成,甚至可能造成比較嚴(yán)重的損失1 因此,穿戴計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)的無(wú)線通信能力;②通信故障,嚴(yán)重影響或阻斷穿戴計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的無(wú)線通信1 與一般故障相比,軟件系統(tǒng)針對(duì)嚴(yán)重故障的可靠度應(yīng)該比較高1推論31 如果將穿戴計(jì)算機(jī)中的軟件故障按照其對(duì)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(huì)引發(fā)失效,根據(jù)對(duì)用戶可能造成的損失,可以將軟件故障進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆诸? 進(jìn)而將軟件系統(tǒng)的可靠性向量化,為軟件測(cè)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(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(yán)重程度進(jìn)行了等價(jià)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(fèi)用劃分的軟件可靠性增長(zhǎng)模型,討論了建立在這個(gè)模型基礎(chǔ)上的軟件可靠度向量和軟件發(fā)布時(shí)間。
(3) 根據(jù)穿戴計(jì)算機(jī)工作環(huán)境的特點(diǎn),將穿戴計(jì)算機(jī)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(fèi)用的軟件可靠性模型為穿戴計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)進(jìn)行了可靠性建模。
(4) 以一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為例,應(yīng)用建立的SRGM評(píng)估了穿戴計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的可靠性。
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