一种基于失效费用划分的穿戴计算机软件可靠性模型研究

一种基于失效费用划分的穿戴计算机软件可靠性模型研究

　　摘　要：根据故障的严重程度对软件系统中潜伏的故障进行了类型划分,并利用传统的G2O 模型建立了一个基于失效费用划分的软件可靠性增长模型1 无线网络使穿戴计算机的性能得到了很大的提升,根据是否会严重影响穿戴计算机的网络通信能力,将其软件系统的故障分为两类: ①一般故障,不影响或较小影响系统的网络通信; ②通信故障,严重影响甚至阻断系统的网络通信1 利用前面建立的软件可靠性增长模型,建立了一个穿戴计算机软件系统可靠性增长模型,并对一组数据进行了评估1
　　关键词：软件可靠性;软件可靠性增长模型(SRGM) ; G2O 模型;穿戴计算机
　　1 　引　　言
　　软件可靠性建模是对软件系统的可靠性进行评测的重要手段1 软件系统潜伏的各种故障一旦在系统应用过程中引发软件失效,就可能给用户造成损失,这些损失既包括软件故障的修复费用,又包括在发生故障时系统因不能为用户提供相关的服务而造成的损失1 因为故障的严重程度不同,造成损失的差别也比较大1 有些软件故障对系统的功能和性能影响很小,甚至是用户可以忍受而无需修复的,有些软件故障则可能会给用户带来巨大的损失,造成整个系统的损毁和人员的伤亡1 由于不同的故障给用户造成的损失不同,在给定开发和测试费用的前提下,用户可能并不希望故障出现的概率都相同1 为了减少测试成本,造成损失相对较小的那些软件故障出现的概率可以相对的大一点,会给用户造成严重损失的那些软件故障出现的概率就应该比较低,损失越严重的软件故障,出现的概率越低1 因此,用户提出的软件可靠度需求是一个与故障可能造成的损失相关的向量1 为了满足用户的软件可靠度需求,需要对软件系统潜伏的故障按照它们可能会给用户造成的损失进行类型划分,并根据划分结果对软件系统进行可靠性建模,以评估软件系统的可靠度,估算软件的发布时间1穿戴计算机是一种能够随使用者任意移动的新型计算机系统1 移动性是穿戴计算机与普通台式机的主要区别[1 ]1 它除了需要具备独立计算能力之外,还需要与其他处在移动之中的穿戴计算机、便携机以及固定的台式机、工作站、服务器发生数据交换,实现信息共享、分布计算等功能,也就是应当具备无线组网的能力[2 ]1 无线接入设备提升了穿戴计算机的功能和性能,提高了恶劣环境下操作人员的生存能力1 如果通信系统出现故障,穿戴计算机的操作者将可能陷入孤立无援的境地,难以顺利完成预定的工作任务1 因此,穿戴计算机软件系统中能够引发通信中断的软件故障要降到比较低的程度1为了估算穿戴计算机软件系统的可靠性和预测软件发布时间,根据穿戴计算机软件系统的特点为其构建可靠性增长模型具有重要意义12 　2 基于失效费用的软件故障划分
　　软件系统是计算机系统的灵魂,软件系统本身的复杂性和人的思维的局限性造成了软件系统中可能会潜伏各种各样的故障1 这些软件故障引发的软件失效可能会给用户带来损失1 对软件故障的分类方法有很多种,比较有代表性的是IBM 公司对其大型项目的故障模式采用的正交缺陷分类法(简称ODC) [3 ]1 这种故障分类方法对软件测试有一定的指导意义,但用户更关心的是如果软件系统中潜伏着故障,它产生的失效能够带来多大的损失1 有些故障即使数量较多,也是用户能容忍的,另外一些故障则可能会给计算机系统甚至是给与之相关的更大规模的系统造成毁灭性的损失1 例如,航天器发射过程中火箭的爆炸,由这类故障引发的失效发生的概率必须比较低,用户才能接受1 如果对软件系统中可能潜伏的故障不按照其可能造成的损失进行划分,对所有类型的故障发生概率均同等对待,则可能会加大软件测试的工作量和强度,提高软件的测试费用,给用户带来较大的经济压力1 因此,有必要据此对软件故障进行划分1定义11 设FALL是软件系统S 中潜伏的全部故障组成的集合。
　　3 　基于失效费用划分的SRGM
　　迄今为止,已建立的软件可靠性增长模型有数百种[4 ] ,例如,J2M 模型、G2O 模型、对数模型等1 G2O 模型(简称GOM) 于1979 年由Goel 和Okumoto提出, 是关于连续时间的NHPP ( non2homogeneouspoisson process) 模型中的经典模型1 GOM 形式简单,回归验证表明其在很多应用中都工作得很好[5 ,6 ] ,很多软件系统的可靠性评估使用了这个模型或这个模型的改进模型1 因此,可以选择以GOM 为基础,构造基于失效费用划分的软件可靠性增长模型。
　　4 　基于失效费用划分的穿戴计算机SRGM
　　通信系统是穿戴计算机系统中的一个重要模块,如果无线通信中断,操作者就会失去与后方基地或其他相邻穿戴计算机操作者的联系,影响任务的完成,甚至可能造成比较严重的损失1 因此,穿戴计算机系统的软件故障可分为两类: ①一般故障,不影响或较小地影响穿戴计算机系统的无线通信能力;②通信故障,严重影响或阻断穿戴计算机系统的无线通信1 与一般故障相比,软件系统针对严重故障的可靠度应该比较高1推论31 如果将穿戴计算机中的软件故障按照其对通信系统可能造成的损失分为一般故障和通信故障两类。
　　5 　结　　论
　　软件系统中潜伏的故障会引发失效,根据对用户可能造成的损失,可以将软件故障进行适当的分类1 进而将软件系统的可靠性向量化,为软件测试者选择合理的软件发布时间1 本文主要做了以下几方面的工作:
　　(1) 软件系统中潜伏的故障可以按照其引发的失效可能给用户造成损失的严重程度进行了等价类划分,定义软件可靠度向量的数学形式。
　　(2) 以G2O 模型为基础,建立了基于失效费用划分的软件可靠性增长模型,讨论了建立在这个模型基础上的软件可靠度向量和软件发布时间。
　　(3) 根据穿戴计算机工作环境的特点,将穿戴计算机中的故障划分为两类:一般故障和通信故障1利用基于失效费用的软件可靠性模型为穿戴计算机的软件系统进行了可靠性建模。
　　(4) 以一组实验数据为例,应用建立的SRGM评估了穿戴计算机软件系统的可靠性。

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