基于定时截尾的软件可靠性评价方法探讨论文

基于定时截尾的软件可靠性评价方法探讨

刘美玉

（中央军委装备发展部军代局驻北京地区第军二事代表室，北京 100000）

摘要：软件可靠性评价是软件质量的重要指标，如何评价软件可靠性研制中遇到的难题显得十分重要。本文分析了软硬产品可靠性评价、试验的共异同点及影响软件可靠性评价的主要因素，参照硬件产品可靠性试验方案，探讨了基于定时截尾的软件可靠性评价方法的可行，并结合实践介绍了评价方法及应用案例。

关键词：软件试验应力分析；软件可靠评价；评价方案

引言

随着武器装备技术水平不断提高，软件比重越来越高，软件已成为装备重要的组成部分，软件可靠性成为直接影响武器装备系统可靠性的重要因素，目前软件可靠性定量考核还没有统一的标准和成熟方案，本文根据硬件产品定时截尾试验方案，探讨了软件可靠性评价的方法及应用，介绍了试验过程及数据处理方法，旨在对推动软件可靠性评价的开展起到一定借鉴作用。

由图1可知，加入酵母菌及甜酒曲的效果均没有原有纳豆的评分高。实验证实，酵母菌及糖化菌与纳豆菌形成的混合菌种对纳豆的风味没有起到改善作用。

普法内容与时俱进。随着不动产统一登记工作的深入与完善，群众对不动产统一登记工作的普法需求不断提升，依据新常态和新问题，普法工作反映及时、应对迅速，依托“国土讲师团”平台，主动深入基层送服务，不定期组织讲师对权限下延的镇（街道）村级组织开展不动产登记业务培训，延伸市不动产登记服务中心不动产申报辅导机制。

1 软件可靠性试验及评价方法

1.1 硬件产品可靠试验与软件可靠性评价

国军标准GJB 899《可靠性鉴定和验收试验》给出了概率比序贯试验、定时截尾试验和全数试验3种统计试验方案。其中，定时截尾可靠性试验方案，是常用的一种方案，试验实施、数据处理、合格判决都比较成熟，被广泛应用于装备可靠鉴定及验收试验，是定量评价产品可靠性的常用方案。软件可靠性是指软件在规定的时间内和规定的条件下完成其性能的水平的能力，通常可用软件指标平均失效等待时间MTTF（Mean Time To Failure）描述，与硬件平均失效间隔时间MTBF（Mean Time Between Failures）相比较基本相同。其中，软件产品可靠性包括了四个要素，一是环境条件，是软件使用环境涉及运行时所需要的支持系统及相关因素，如支持硬件、操作系统及其他支持软件、输入数据等；二是规定时间，是软件运行阶段“运行时间”。用来衡量软件可靠性的重要参数；三是规定的功能，软件功的具体要求，包括能主次要功能等；四是“成功运行程序”是软件不仅能正确运行、满足用户要求，而且在受到意外伤害或系统出现错误时，能够快速恢复。

软、硬件失效机理明显不同，硬件失效主要是设计、生产工艺及元器件失效决定；软件失效则是固有设计特性所决定的，取决于熟性、容错性、易恢复性等。虽然两者失效机理不同，但对失效的数理统计方法基本相同。利用硬件产品定时截尾可靠性试验方案，把需要评价可靠性的软件，安装在满足软件的“环境条件”下，按“规定时间”运行评价其实现规定功能的能力或概率，即可实现可靠性评价。因此，可以利用硬件产品定时截尾可靠性试验方案对软件可靠指标作出评价是一种可行的方法，详见表1所示。

1.2 开展软件定时截尾可靠性试验思路

按照《某系统软件系统可靠性试验（评价）方案》的要求，对部署的5套计算系统，通过LoadRunner分别录制访问“申请计划”页面，进行新增和查询操作脚本。在LoadRunner场景设计中加载5个录制的脚本，并分别对5个脚本分配50个用户，初始登录用户数为10，以后每间隔2 h增加10个用户登录，设置运行时间为75 h。测试结束后通LoadRunner生成本次测试的测试报告，由运行测试结果图3可以看出，可靠性试验连续工作75 h，5个系统的“申请计划”事务通过率均为100 %， “申请计划”的响应时间不大于1 s，系统运行性能比较稳定，未发生不能访问现象出现，由LoadRunner生成的测试结果如图3所示。

2 定时截尾的软件可靠性评价应用

2.1 某软件系统可靠性指标

按照 GJB 899《可靠性鉴定和验收试验》附录A3～A3第21号方案，按表2、3及图2要求，部署好软件、硬件环境，系统运行期间，按图1的要求施加测试应力，利用Loadrunne性能测试工具，每间隔3小时观察一次系统运行是否正常，并按表4监视记录运行情况。

2.2 评价方案选择

系统软件运行需要一定的软、硬件环境作为支撑，根据试验要求，硬件要求见表2，联结拓扑关系如图2示。

完成本次可靠性试验还需要软件配合，形成试验软件环境，本次试验所需软件环境主要包括：服务器操作系统、数据库等6种，具体要求见表3。

2.3 试验应力分析及施加

设计场试验景如下：①用户按4个步骤操作：用户登录→进入计划申请→新增计划申请→在线申请计划，模拟50个用户分批登录系统访问 “申请计划”页面测试；②逐渐增加并发用户，观察对软件可靠性的影响；③用Loadrunner软件模拟业务量增加。在LoadRunner场景设计中，加载5个录制的脚本，并分别对5个脚本分配50个用户，初始登录用户数为10，以后每间隔2 h增加10个用户登录，设置运行时间为75 h，模拟10个用户进行“申请计划”新增和查询操作，以验证数据增加是否引起错误数据和造成系统崩溃。根据上述分析周期内的应力剖面图如图1所示。

综上所述，对缺氧缺血性脑病新生儿给予选择性头部亚低温治疗安全性高、疗效显著，能够对患儿神经、运动功能起到改善作用，不良反应少，可广泛应用于临床。

根据软件功能及使用要求，分析影响可靠性的应力包括两方面，一是登录用户数量。由于登录用户数量增加会造成系统性能下降，因此，用户数量是评价的重要应力。二业务量及新增操作。业务量及新增操作会造成业务数据不断增加，直接影响系统运行。因此，本试验主要运用这两种应力，评价软件可靠性。

表1 定时截软、硬件产品尾品可靠性评价、试验对比表

2.4 试验软硬件环境

选择GJB 899《可靠性鉴定和验收试验》附录A3～A3定时截尾试验方案中第21号方案。生产方风险a=30，使用方风险ß=30，鉴别比D=3.0，定时截尾累计时间T=θ₁*1.1，总时间截尾时间T=MTBF（θ1）*1.1=336*1.1=369.6H。选择n=5，5台服务器参加试验评价，T=n*t=369.6H，单台工作时间为t=T/n=T/5=369.6/5≈74 h。定时截尾时，合格判决数r=0。在T=336*1.1=369.6 H连续运行时间内，软件可靠性零故障，就能判定软件达到MTBF（θ1）=336 H要求。将本试验划分为5个周期，总试验时间为369.6 h，单台系统软件每个周期时间为74/5≈15 h。

沥青混凝土心墙轴线位于坝轴线上游侧的布置型式可增强下游坝壳对心墙的支撑力、有效减小心墙拉应力［1］；考虑沥青混凝土心墙与坝顶防浪墙连接形成封闭的防渗体系，沥青混凝土心墙轴线宜选择偏向坝轴线上游侧布置。

2.5 试验过程

某软件系统可靠性具体要求，某软件系统在正常应力下连续336 h无故障运行，其中最多登录用户数为50个。

2.6 数据统计及结论

基本思路就通过根据软件产品的可靠性指标：①根据GJB 899《可靠性鉴定和验收试验》选择定时截尾试验方案，方案建议采用17至21号，试验时间是若干台计算机（服务器）同时对软件进行可靠性验证试验累计试验时间。②确定试验周期应力剖面。主要是根据软件运行过程遇到各种场景，如多用户登录、数据并发，多项业务综合处理等条件决定。③根据软件运行所需要的环境，确定可靠性试验所需要的软、硬件环境，为试验开展确定软硬件环境。④实施可靠性试验、统计分析试验数据、评价软件可靠性水平。

本次试验采用定时截尾试验，根据定时截尾试验零故障计算方法，采用经典法计算公式如下：

图1 试验应力剖面图

表2 硬件环境

图2 网络拓扑图

表3 软件环境

式中：T—受试设备累计试验时间（台时）；α —试验方案对应的生产方风险。

在本试验中T =369.6H，α =30.7，由公式（1）可求得MTBF置信区间为：（380，∞）（置信区间40 %）因此，通过本次试验结果，可以验证“系统软件连续运行336 h，无停止响应和工作异常情况”软件可靠性指标满足要求。

表4 系统运行情况记录表

图3 LoadRunner运行75 h测试结果

3 结束语

软件可靠性是近十几来形成的工程科学，是考核软件可靠性的重要手段和方法，也是提高软件质量的重要方法。本文运用硬件的可靠性试验方案，对软件可靠性（评价）试验进行了，介绍了开展软件可靠性定量（评价）试验的基本思路和方法，为开展软件可靠性试验开展提供了基本的借鉴。

一些水利工程施工单位为了控制成本，招聘的施工人员和现场管理人员业务水平较低，将会严重影响水利施工项目的质量和管理水平。

参考文献:

[1] 郑人杰主编.软件工程 [M] .北京：清华大学出版社， 1999.

[2] GJB 899，可靠性鉴定和验收试验[S] .

[3] 邱海华.军用软件质量控制的措施和方法[J] .舰船电子工程，2013(06)：25-28.

Discussion on Software Reliability Evaluation Method Based on Timing Truncation

LIU Mei-yu
(The Second Military Affairs Representative Office of the Military Agency of the Equipment Development Department of the Central Military Commission in Beijing, Beijing 100000)

Abstract： Software reliability evaluation is an important indicator of software quality. How to evaluate the difficulties encountered in software reliability development is essential. This paper analyzes the similarities and differences of software and hardware product reliability evaluation and tests and the main factors affecting software reliability evaluation. Referring to the hardware product reliability test scheme, the feasibility of software reliability evaluation method based on timing truncation is discussed. Combined with practice, the evaluation method and application cases are introduced.

Key words： software test stress analysis; software reliability evaluation; evaluation scheme

中图分类号： V438+4, TP319

文献标识码： A

文章编号： 1004-7204(2019)04-0062-04

作者简介：刘美玉（1964.4-），男，高级工程师，国家质量管理体系审核员，研究方向武器装备质量管理、产品可靠性及环境试验、软件工程化及短波通信。