不完美排錯(cuò)下NHPP類軟件可靠性過程研究.pdf

1、信息技術(shù)的快速發(fā)展使得軟件系統(tǒng)滲透到人類生產(chǎn)生活的方方面面，所發(fā)揮的作用越來越大。軟件系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能屬性和非功能屬性緊密相關(guān)，一直得到了持續(xù)的關(guān)注。作為軟件系統(tǒng)最為重要的非功能質(zhì)量屬性之一，以可靠性為核心的相關(guān)研究一直得到研究人員的重視，并不斷持續(xù)深入。由于可靠性經(jīng)常被定義為時(shí)間的函數(shù)，且受多種隨機(jī)因素影響，因而基于可變失效強(qiáng)度的非齊次泊松過程N(yùn)HPP(Non-Homogeneous Poisson Process)進(jìn)行軟件可靠性建模及相

2、關(guān)過程研究是重要研究方向。在軟件生命周期中，測(cè)試階段是提高軟件可靠性的重要時(shí)間部分，由于測(cè)試環(huán)境的隨機(jī)性和不確定因素的影響，軟件排錯(cuò)呈現(xiàn)不完美特點(diǎn)，但現(xiàn)有研究中進(jìn)行了較多的完美性假設(shè)，偏離實(shí)際，這樣測(cè)試階段可靠性的研究中要考慮到不完美情況。為了更加貼近真實(shí)測(cè)試過程，本文從研究考慮不完美排錯(cuò)的SRGM(Software Reliability Growth Model)入手，建立單一黑盒形式軟件測(cè)試過程中考慮不完美排錯(cuò)時(shí)的統(tǒng)一的SRGM框

3、架，并提出涵蓋測(cè)試工作量的軟件最優(yōu)發(fā)布策略；進(jìn)而將研究拓展到考慮內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件軟件在集成測(cè)試過程中考慮故障檢測(cè)與修復(fù)等隨機(jī)子過程的情況，建立考慮不完美排錯(cuò)等實(shí)際情形的可靠性過程分析模型。
　　不完美排錯(cuò)是對(duì)單一黑盒形式的軟件在測(cè)試或運(yùn)行階段中實(shí)際排錯(cuò)情況的描述，存在多種形式，現(xiàn)有不完美排錯(cuò)研究考慮的并不充分。本文首先從故障排除的不完全性上、新故障引入以及考慮到測(cè)試工作量角度建立統(tǒng)一的不完美排錯(cuò)SRGM框架，框架中明確描述了故障

4、檢測(cè)、修復(fù)與引入的定量關(guān)系。此外，框架模型具有較強(qiáng)的柔性，支持根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行多個(gè)參變量函數(shù)的設(shè)定。在此基礎(chǔ)上給出了變化形式基本相符的故障檢測(cè)率函數(shù)和初值不為零的測(cè)試工作量函數(shù)，進(jìn)而建立了能夠描述實(shí)際多種情形的具體的SRGM:SRGM-GTEID。由于從故障檢測(cè)與修復(fù)的內(nèi)在邏輯上形式化地建立了測(cè)試過程的定量關(guān)系模型，給出的SRGM更加符合實(shí)際測(cè)試環(huán)境，可較好描述測(cè)試過程中可靠性的增長。
　　軟件測(cè)試的主要目的是不斷檢測(cè)與修復(fù)故障，

5、提高可靠性，實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)下最優(yōu)發(fā)布軟件。本文提出考慮到不完美排錯(cuò)時(shí)SRGM相關(guān)的軟件最優(yōu)發(fā)布策略。在不完美排錯(cuò)SRGM框架基礎(chǔ)上，建立了具有先增后降S型變化趨勢(shì)的失效率的SRGM:IDTEDM。從軟件全生命周期角度，建立考慮不完美排錯(cuò)的成本模型，進(jìn)而提出考慮發(fā)布時(shí)達(dá)到預(yù)期可靠性的最優(yōu)發(fā)布模型。成本模型中定量地給出了測(cè)試成本初值，避免了主觀設(shè)定帶來的不確定性。測(cè)試花費(fèi)的實(shí)際值A(chǔ)TC可能會(huì)超過所求得的期望值ETC，存在成本嚴(yán)重超支的風(fēng)險(xiǎn)，基

6、于此，建立了涵蓋成本風(fēng)險(xiǎn)分析與調(diào)控的最優(yōu)發(fā)布模型。這樣，在考慮到不完美排錯(cuò)、全生命周期成本構(gòu)成和測(cè)試成本超支風(fēng)險(xiǎn)管控的基礎(chǔ)上，建立了最優(yōu)發(fā)布時(shí)間求解算法ORP-BEVRA。不完美排錯(cuò)SRGM相關(guān)的最優(yōu)發(fā)布策略主要考慮到了實(shí)際的不完美排錯(cuò)和可能存在的實(shí)際成本超支情況，更加靠近實(shí)際的測(cè)試過程，為成本—可靠性最優(yōu)控制與最優(yōu)發(fā)布提供重要的決策參考支持。
　　相比于單一形式的黑盒軟件，構(gòu)件軟件考慮到內(nèi)部的組成結(jié)構(gòu)，其可靠性過程研究更為深入。

7、現(xiàn)有構(gòu)件軟件集成測(cè)試過程中對(duì)排錯(cuò)過程進(jìn)行了簡化，忽略了不完美排錯(cuò)現(xiàn)象，對(duì)測(cè)試環(huán)境的變化缺乏考慮。針對(duì)這些不足，本文提出考慮不完美排錯(cuò)與變動(dòng)點(diǎn)CP(Change-Point)的構(gòu)件軟件可靠性過程分析方法。建立了考慮不完美排錯(cuò)時(shí)的構(gòu)件軟件測(cè)試隊(duì)列模型，模型中的故障修復(fù)與檢測(cè)存在著明確的反饋現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上，量化分析了變動(dòng)點(diǎn)前后故障修復(fù)情況，并將不完美排錯(cuò)情況考慮進(jìn)去，形式化推導(dǎo)出了構(gòu)件軟件測(cè)試過程中累積檢測(cè)與修復(fù)的故障數(shù)量表達(dá)式，刻畫出考慮

8、不完美排錯(cuò)與變動(dòng)點(diǎn)時(shí)故障的動(dòng)態(tài)變化情況，可度量出構(gòu)件軟件測(cè)試中可靠性的提高情況。此外，給出了變動(dòng)點(diǎn)在提高故障移除率增長上的定理，證明了測(cè)試環(huán)境改進(jìn)使得變動(dòng)點(diǎn)的出現(xiàn)能夠提高測(cè)試效率。數(shù)值算例驗(yàn)證了所提出模型的有效性。
　　當(dāng)前構(gòu)件軟件研究中認(rèn)為被檢測(cè)到不同嚴(yán)重程度的故障所經(jīng)歷的檢修過程均相同，該假設(shè)并不符合實(shí)際情況。為此，本文提出了考慮修復(fù)延遲與不完美排錯(cuò)的構(gòu)件軟件可靠性過程分析方法。在所建立的考慮排錯(cuò)延遲與不完美排錯(cuò)的構(gòu)件軟件測(cè)試