1、SEEYoU软件可靠性工程软件可靠性工程第二部分第二部分指标与分配指标与分配Seeyou提要提要常见的软件可靠性指标常见的软件可靠性指标软件可靠性指标分配方法软件可靠性指标分配方法Seeyou指标指标几种常见的指标几种常见的指标初始故障数初始故障数剩余故障数剩余故障数故障密度故障密度(Fault Density)可靠度可靠度失效概率失效概率失效强度失效强度(Failure Intensity)失效率失效率(Failure Rate)平均失效前时间平均失效前时间平均失效间隔时间平均失效间隔时间Seeyou指标指标初始故障数初始故障数 测试开始时，软件中故障的个数测试开始时，软件中故障的个数通过程
2、序度量或可靠性模型对这一度量进行估计通过程序度量或可靠性模型对这一度量进行估计 Seeyou指标指标剩余故障数剩余故障数经测试和故障排除后，尚残留在软件中的故障数经测试和故障排除后，尚残留在软件中的故障数通常，根据测试的故障数据和可靠性模型来进行通常，根据测试的故障数据和可靠性模型来进行估计的，这是一种较为直观的度量方式。估计的，这是一种较为直观的度量方式。Seeyou指标指标故障密度故障密度每条可交付的可执行源代码行的故障个数每条可交付的可执行源代码行的故障个数Seeyou指标指标可靠度可靠度R(t)指在指在t0时系统正常的条件下，系统在时间区间时系统正常的条件下，系统在时间区间0,t内能正
3、常运行的概率。内能正常运行的概率。该指标是关于软件失效行为的概率描述，是软件该指标是关于软件失效行为的概率描述，是软件可靠性的基本定义。可靠性的基本定义。Seeyou指标指标失效概率失效概率F(t)是失效时间少于或等于是失效时间少于或等于t的概率。的概率。根据其定义可知它和可靠度根据其定义可知它和可靠度R(t)之间存在如下联之间存在如下联系：系：F(t)1-R(t)Seeyou指标指标失效强度失效强度f(t)是失效概率的密度函数，如果是失效概率的密度函数，如果F(t)是可微分的，是可微分的，失效强度失效强度f(t)是是F(t)关于时间的一阶导数。关于时间的一阶导数。dttdRdttdFtfSe
4、eyou指标指标失效率失效率(t)，又称风险函数，又称风险函数(hazard function)失效数与测试用例或操作事件总数的比。失效数与测试用例或操作事件总数的比。例如：例如：v20次失效次失效/KSLOCv0.1次失效次失效/CPU小时小时 Seeyou指标指标失效率失效率数学定义是软件在数学定义是软件在t时刻没有发生失效的条件下，时刻没有发生失效的条件下，在在t时刻后，单位时间内发生失效的概率。时刻后，单位时间内发生失效的概率。失效率是失效概率失效率是失效概率 F(t)的条件概率密度，又称条的条件概率密度，又称条件失效强度。件失效强度。tRdttdRtRtft t0dxxexptRSe
5、eyou指标指标平均失效前时间平均失效前时间MTTF当前时间到下一次失效时间的均值。当前时间到下一次失效时间的均值。dxxRMTTF0Seeyou指标指标平均失效间隔时间平均失效间隔时间MTBF两次相继失效之间的时间间隔的均值。两次相继失效之间的时间间隔的均值。MTBF 在在实际使用时通常是指当实际使用时通常是指当 n 很大时，软件第很大时，软件第n次失效次失效与第与第n+1次失效之间的平均时间。次失效之间的平均时间。当软件从时刻当软件从时刻T1工作到时刻工作到时刻T2，若发生了，若发生了 n次失次失效，则：效，则：1nTTMTBF12Seeyou分配分配原则和因素原则和因素基于功能进行分配基
6、于功能进行分配选定指标选定指标考虑因素考虑因素v系统总的可靠性指标系统总的可靠性指标v总的任务时间总的任务时间vCSCI数量数量v各各CSCI的拓扑结构的拓扑结构/操作剖面操作剖面/关键等级关键等级/复复杂度杂度/使用率使用率Seeyou分配分配常用方法常用方法顺序执行分配法顺序执行分配法并行执行分配法并行执行分配法操作剖面分配法操作剖面分配法复杂度因子分配法复杂度因子分配法 重要度分配法重要度分配法Seeyou分配分配顺序执行分配法顺序执行分配法前提前提v软件的各个软件的各个CSCI是顺序执行是顺序执行v所有的所有的CSCI都成功执行才能保证软件都成功执行才能保证软件不失效不失效v使用失效率
7、指标使用失效率指标Seeyou分配分配顺序执行分配法顺序执行分配法步骤步骤v确定整个软件系统的可靠性需求确定整个软件系统的可靠性需求(s)v确定整个软件系统的确定整个软件系统的CSCI数量数量(N)v对于每个对于每个CSCI，分配可靠性需求，分配可靠性需求(i)：SiSeeyou分配分配并行执行分配法并行执行分配法前提前提v软件的各个软件的各个CSCI是并行执行，但这些是并行执行，但这些CSCI代表了整个软件的一连串的功能，代表了整个软件的一连串的功能，任何一个任何一个CSCI的执行不依赖于前面的执行不依赖于前面CSCI的执行结果的执行结果v任何一个任何一个CSCI失效意味着整个软件系失效意味
8、着整个软件系统失效统失效v使用失效率指标使用失效率指标Seeyou分配分配并行执行分配法并行执行分配法步骤步骤v确定整个软件系统的可靠性需求确定整个软件系统的可靠性需求(s)v确定整个软件系统的确定整个软件系统的CSCI数量数量(N)v对于每个对于每个CSCI，分配可靠性需求，分配可靠性需求(i)：NSiSeeyou分配分配操作剖面分配法操作剖面分配法前提前提v软件可靠性与用户的使用有关，对于同一个软件，软件可靠性与用户的使用有关，对于同一个软件，用户不同的使用方式会导致软件可靠性的变化。用户不同的使用方式会导致软件可靠性的变化。操作剖面用于定义软件的使用模型，刻画用户使操作剖面用于定义软件的
9、使用模型，刻画用户使用软件的模式。用软件的模式。vPF=(item1，p1)，(item2，p2)，(itemn，pn)v item1item2itemn v使用失效率指标使用失效率指标n1ii1pSeeyou分配分配操作剖面分配法操作剖面分配法步骤步骤v确定整个软件系统的可靠性需求确定整个软件系统的可靠性需求(s)v确定确定整个软件系统的操作剖面确定确定整个软件系统的操作剖面(PF)v对于每个对于每个CSCI，分配可靠性需求，分配可靠性需求(i)：iSipSeeyou分配分配复杂度因子分配法复杂度因子分配法前提前提v基于每个基于每个CSCI 的相应复杂度分配失效率的相应复杂度分配失效率v计算
10、计算CSCI复杂度的方法，如：源代码行复杂度的方法，如：源代码行数、功能点、特征点数、功能点、特征点v使用失效率指标使用失效率指标Seeyou分配分配复杂度因子分配法复杂度因子分配法关键因素关键因素为了保证分配的有效性，对于每个为了保证分配的有效性，对于每个CSCI必必须采用相同的方法。须采用相同的方法。选择的复杂度测量必须能按线性比例转化选择的复杂度测量必须能按线性比例转化成失效率成失效率(如，如果如，如果CSCI复杂度为复杂度为4倍，失倍，失效率指标应该是等高的比例效率指标应该是等高的比例)。复杂度更高。复杂度更高的的CSCI，失效率指标也更高。，失效率指标也更高。Seeyou分配分配复杂
11、度因子分配法复杂度因子分配法步骤步骤确定整个软件系统的可靠性需求确定整个软件系统的可靠性需求(s)；确定整个软件系统的确定整个软件系统的CSCI数量数量(N)；对于每个对于每个CSCI，确定它的复杂度因子，确定它的复杂度因子(Wi)，CSCI的复杂度越高，的复杂度越高，Wi值越高；值越高；确定系统的任务持续时间确定系统的任务持续时间(T)；确定系统任务持续期内，每个确定系统任务持续期内，每个CSCI的活动的活动时间时间(i)；计算系统的失效率调节因子计算系统的失效率调节因子(K)；计算每个计算每个CSCI分配的失效率指标分配的失效率指标(i)。Seeyou分配分配复杂度因子分配法复杂度因子分配
12、法计算方法计算方法TwN1iiiKKwiSi失效率调节因子失效率调节因子每个每个CSCI分配的失效率指标分配的失效率指标Seeyou分配分配复杂度因子分配法复杂度因子分配法例子例子v软件系统的可靠性需求：软件系统的可靠性需求：s=0.0008次失效次失效/任任务小时务小时 v软件系统的软件系统的CSCI数量：数量：3个个v系统的任务持续时间：系统的任务持续时间：T=4小时小时 CSCI标识标识复杂度因子复杂度因子执行时间执行时间CSCI114CSCI222CSCI344Seeyou分配分配复杂度因子分配法复杂度因子分配法计算系统失效率调节因子计算系统失效率调节因子K TWWWK332211 4
13、442241=6.0 Seeyou分配分配复杂度因子分配法复杂度因子分配法计算各计算各CSCI非规格化失效率指标非规格化失效率指标KW1S1=0.0008(1/6.0)=0.00013次失效/任务小时 KW2S2=0.0008(2/6.0)=0.00027次失效/任务小时 KW3S3=0.0008(4/6.0)=0.00053次失效/任务小时 Seeyou分配分配复杂度因子分配法复杂度因子分配法规格化规格化 (0.0008/0.00093)=0.860211=(0.00013)(0.86021)=0.00011次失效/任务小时2=(0 00027)(0 86021)=0 00023次失效/任务
14、小时 3=(0.00053)(0.86021)=0.00046次失效/任务小时 Seeyou分配分配重要度分配法重要度分配法前提前提v基于对软件失效影响认知来分配失效率，重要基于对软件失效影响认知来分配失效率，重要度是指维持系统运行并且保持故障防护的能力。度是指维持系统运行并且保持故障防护的能力。对于确定的操作模式或对于确定的操作模式或CSCI，如果其重要度等，如果其重要度等级为关键级别，应分配较低的失效率。重要度级为关键级别，应分配较低的失效率。重要度等级较低的操作模式或等级较低的操作模式或CSCI，分配低一些的重，分配低一些的重要度因子和高一些失效率。如果必须为某项特要度因子和高一些失效率
15、。如果必须为某项特定的操作模式分配特别低的失效率，就需要采定的操作模式分配特别低的失效率，就需要采用容错或其它失效缓解设计技术。用容错或其它失效缓解设计技术。v使用失效率指标使用失效率指标Seeyou分配分配重要度分配法重要度分配法步骤步骤v确定整个软件系统的可靠性需求确定整个软件系统的可靠性需求(s)；v确定整个软件系统的确定整个软件系统的CSCI数量数量(N)；v对于每个对于每个CSCI，确定它的重要度因子，确定它的重要度因子(Ci)，对，对于系统更为重要于系统更为重要CSCI，赋予较低的，赋予较低的Ci 值；值；v确定系统的任务持续时间确定系统的任务持续时间(T)；v确定系统任务持续期内
16、，每个确定系统任务持续期内，每个CSCI的活动时的活动时间间(i)；v计算系统的失效率调节因子计算系统的失效率调节因子(K)；v计算每个计算每个CSCI分配的失效率指标分配的失效率指标(i)。Seeyou分配分配重要度分配法重要度分配法TCN1iiiKKCiSi失效率调节因子失效率调节因子每个每个CSCI分配的失效率指标分配的失效率指标计算方法：计算方法：Seeyou分配分配若干问题若干问题复杂度因子法用于事后分析，重要度分配方法复杂度因子法用于事后分析，重要度分配方法用于事前估计用于事前估计接口和交互的考虑接口和交互的考虑需求与实现的颗粒度需求与实现的颗粒度分配与验证的一致性分配与验证的一致性SEEYoU软件可靠性工程软件可靠性工程
