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系统架构师学习笔记第十三章系统的可靠性 ??? 13.1? 软件可靠性 ??? 目前，硬件可靠性测试技术和评估手段日趋成熟，已经得到了业界的认可。 ??? 软件可靠性模型的研究多集中在开发阶段、测试阶段、评估阶段的可靠性模型。 ??? 13.1.1? 软件可靠性的定义 ??? 可靠性（Reliability）是指产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。 ??? 按照产品可靠性的形成，分为固有可靠性、使用可靠性。 ??? 固有可靠性是通过设计、制造赋予产品的可靠性。 ??? 使用可靠性既受设计、制造的影响，又受使用条件的影响。 ??? 软件与硬件从可靠性角度来看，主要有4个不同点： ??? 1、复杂性，软件内部的逻辑高度复杂，硬件则相对简单。 ??? 2、物理退化，一个正确的软件任何时刻均可靠，一个正确的硬件、元器件、系统则可能在某个时刻失效。 ??? 3、唯一性，软件是唯一的，软件复制不改变软件本身，硬件不可能完全相同，概率方法在硬件可靠性领域取得巨大成功。 ??? 4、版本更新快，软件版本更新较快，也给软件可靠性评估带来较大的难度。 ??? 1983年，美国IEEE 对“软件可靠性”做出了更明确的定义。 ??? 1989年，我国国家标准 GB/T-11457也采用了这个定义。 定义：在规定的条件下，在规定的时间内，软件不引起系统失效的概率。 ??? 依然沿用了“产品可靠性”的定义。 ?? 1、规定的时间 ??? 由于软件运行的环境与程序路径选取的随机性，软件的失效为随机事件，所以运行时间属于随机变量。 ??? 2、规定的条件 ??? 不同的环境条件下的可靠性是不同的，计算机的配置情况、对输入的要求。 ??? 有了明确规定的环境条件，还可以有效地判断软件失效的责任在用户方还是开发放。 ??? 3、所要求的功能 ???软件可靠性还与规定的任务和功能有关。 ??? 要准确度量软件系统的可靠性，必须先明确它的任务和功能。 ??? 4、“软件可靠性”定义具有如下特点： ??? 1. 用内在的“缺陷” 和 外在的“失效”关系来描述可靠性。 ??? 2. 定义使人们对软件可靠性进行量化评估成为可能。 ??? 3. 用概率的方法描述可靠性是比较科学的。 ??? 13.1.2? 软件可靠性的定量描述 ??? 软件的可靠性可以基于 使用条件、规定时间、系统输入、系统使用、软件缺陷 等变量构建的数学表达式。 1、规定时间：自然时间、运行时间、执行时间。 ??? 使用执行时间来度量软件的可靠性最为准确。 ??? 2、失效率：把软件从运行开始，到某一时刻t 为止，出现失效的概率用 F（t）表示。 ??? F（0）=0，即软件运行初始时刻失效概率为0。 ??? F（t）在时间域（0,+无穷大）上是单调递增的。 ??? F（+无穷大）=1，即失效概率在运行时间不断增长时 趋向于1，这也意味着任何软件都存在缺陷。 ??? 3、可靠度：在规定的条件下，规定的时间内 不发生失效的概率。 ??? 4、失效强度（Failure Intensity）单位时间 软件系统出现失效的概率。 ??? 5、失效率（Failure Rate）又称 风险函数（Hazard Function），也可以称为条件失效强度。 ??? 就是当软件在 0～t 时刻内 没有发生失效的条件下，t 时刻软件系统的失效强度。 ??? 公式略。 ??? 6、可靠度与失效率之间的换算。 7、平均失效时间（Mean Time to Failure，MTTF）就是软件运行后，到下一次出现失效的平均时间。更直观地表明一个软件的可靠度。 ??? 需要对 软件可靠度 这个反映软件可靠性的肚量指标作下列补充说明： ??? 1. 需指明它与其他软件的界限。 ??? 2. 软件失效必须明确定义。 ??? 3. 必须假设硬件无故障（失效）和软件有关变量输入正确。 ??? 5. 必须指明时间基准：自然时间（日历时间）、运行时间、执行时间（CPU 时间）、其他时间基准。 ??? 6. 通常以概率度量，也可以模糊数学中的可能性加以度量。 ??? 7. 在时间域上进行，是一种动态度量，也可以是在数据域上，表示成功执行一个回合的概率。 ??? 软件回合是软件运行最小的、不可分的执行单位。 ??? 8. 有时将软件运行环境简单地理解为软件运行剖面（Operational Profile）。 ??? 运行剖面定义了关于软件可靠性描述中的“规定条件”，测试环境、测试数据 等一系列问题。 ??? 13.1.3? 可靠性目标 ??? 使用 失效强度 表示软件缺陷对软件运行的影响程度。 ??? 不仅取决于软件失效发生的概率，还和软件失效的严重程度有很大关系。引出另外一个概念——失效严重程度类（Failure Severity C