Разработка программнотАУалгоритмических средств для определения надёжности программного обеспечения на основании моделирования работы системы типа "клиенттАУсервер"
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?о определение системы полностью подходит программное обеспечение. В работе [12] указывается, что исследования в области программной надежности находятся на начальной стадии своего развития.
К основным проблемам исследований надежности ПО относятся:
прежде всего разработка методов оценки и прогнозирования надежности ПО;
определение основных факторов, влияющих на надежность ПО;
разработка методов, обеспечивающих достижение заданного уровня надежности ПО;
совершенствование методов повышения надежности ПО в процессе проектирования и эксплуатации.
Основная причина ошибок в ПО это его сложность. Для борьбы со сложностью выделяются две концепции:
независимость;
иерархическая структура.
В работе [11] приводится правило "n 1": Проверка правильности фазы n проекта должна осуществляться проектировщиками (исполнителями) фаз (n+1) и (n1). Кроме того, в [11] приводится обоснование необходимости как можно более раннего обнаружения ошибок проектирования ПО. Оно заключается в том, что стоимость исправления ошибки со временем возрастает (рис. 3б), а вероятность правильно исправить ошибку падает (рис. 3б).
Рисунок 3 Обоснование необходимости раннего обнаружения ошибки
При этом вероятность правильно исправить ошибку находится в противоречии с вероятностью обнаружить ошибку. Вероятность обнаружить ошибку возрастает со временем при уточнении требований заказчика и во время опытной эксплуатации. В этой связи важно решить задачу оптимизации времени обнаружения ошибки при минимальных затратах на ее исправление (см. рис. 4).
Рисунок 4 Вероятность обнаружения ошибки и задача оптимизации
На рис.4а изображена зависимость вероятности обнаружить ошибку от времени, а на рис.4б: линия 1 зависимость вероятности обнаружить ошибку от времени; линия 2 вероятность исправить ошибку; также представлены области оптимального соотношения и оптимального времени для обнаружения и исправления ошибок в ЖЦ ПО.
Кроме того, дается определение тестирования и сопутствующих ему понятий. Тестирование процесс выполнения программы с намерением найти ошибку. Валидация (испытание) попытка найти ошибку, выполняя программу в заданной реальной среде.
Процентные частоты появления ошибок в ПО [13-15] по типам ошибок представлены в табл. 2.
Таблица 2 Процентные частоты появления ошибок в ПО
Тип ошибкиЧастота появления, %Не полная или ошибочная спецификация28Отклонение от спецификации12Пренебрежение правилами программирования10Ошибочная выборка данных10Ошибочная логика или последовательность операций12Ошибочные арифметические операции9Нехватка времени для решения4Ошибка обработки прерываний4Ошибка в исходных данных3Неточная запись8
Как видно из таблицы 2, основное количество ошибок делается изза неверной спецификации или ТЗ. Эти ошибки, в свою очередь, могут быть разделены на следующие категории:
Таблица 3 Категории ошибок в ПО
Причина ошибкиЧастота появления, %Ошибки в числовых значениях12Недостаточные требования к точности4Ошибочные символы или знаки2Ошибки оформления15Неправильное описание или требование к аппаратуре2Исходные данные для разработки неполные, неточные или ошибочные52Двусмысленность требований13
Из этих таблиц следует, на что нужно обращать особое внимание при проведении валидации и верификации ПО.
Тестирование программы ведется до тех пор, пока интенсивность программных ошибок не уменьшится до заранее заданного уровня. Ориентировочно можно исходить из того, что интенсивность программных ошибок на этапе испытаний должна быть не больше интенсивности аппаратных отказов.
Программные отказы и аппаратные отказы имеют общие признаки:
объект не выполняет заданной функции;
времена до отказов и времена устранения отказов носят случайный характер;
методы обработки статистических данных одинаковы.
И отличия:
аппаратный отказ зависит либо от времени, либо от объема выполненной работы, а программный отказ от той функции, которую выполняет изделие под управлением программы (то есть с какой вероятностью программа выйдет на участок, который содержит ошибку);
обнаружение и устранение аппаратного отказа не означает, что такой отказ не повториться, а обнаружение и устранение программной ошибки означает, что такой отказ больше не повториться (но могут появиться новые ошибки);
программный отказ может никогда не реализоваться при данных условиях эксплуатации программы;
аппаратные отказы подразделяют на внезапные и постепенные.
Программные отказы возникают, как правило, внезапно и по природе своей не совпадают с внезапными аппаратными отказами, так как вероятность их возникновения не связана с продолжительностью работы изделия. Она связана с условной вероятностью того, что программа содержит ошибку в данной части программы и вероятности того, что изделие будет работать под управлением этой части программы.
Если аппаратная часть жестко задана и интенсивность отказов ее не меняется (только увеличивается в результате старения), то ПО имеет в процессе эксплуатации ряд модификаций с уменьшающейся (в идеале) интенсивностью отказов. Следует иметь в виду, что ПО в ПТС определяет наибольшее количество ошибок. В настоящее время около половины отказов сложных вычислительных систем обусловлено ошибками ПО, а с ростом надежности технических средств составит 90% отказов от общего числа [16].
Можно выделить 4