[發明專利]一種軟件可靠性增長模型的移動點估計方法

有效

• 申請號: 201310246694.2
• 申請日: 2013-06-20
• 公開（公告）號: CN103345443A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 高峰;萬程程;常帥;趙玉新;吳田;孟斌
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F11/36
• 分類號: G06F11/36
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文穎

技術領域

本發明屬于軟件可靠性模型研究領域，針對基于移動點的軟件可靠性增長模型中移動點估計不準確的問題，提出一種新的軟件可靠性增長模型的移動點估計方法。

背景技術

隨著軟件應用領域的擴展和功能要求的提高，軟件系統規模日益增大，計算機系統中由軟件實現的功能所占的比例迅速增加，軟件的可靠性成為人們關注的焦點之一。如何準確的度量和預測軟件系統的可靠性是當前軟件可靠性研究領域的一個熱點。軟件可靠性增長模型是評估和預測軟件可靠性的主要方法，是開展相關研究的核心和關鍵。

絕大多數的軟件可靠性增長模型都假設軟件失效數據服從同一種分布。實際上，軟件的失效數據受到軟件測試中的各種要素的影響，在軟件測試過程，這些要素會隨著測試時間改變，因此，軟件失效數據不可能服從同一分布。

軟件測試中要素的變化主要體現在以下幾點：

（1）大多數軟件可靠性模型都假設軟件的故障檢測率為常數。實際上，在不同的軟件生命階段，故障檢測率是不同的。在測試初始階段，故障檢測率主要依賴于軟件缺陷密度；在測試的中后期，故障檢測率受到代碼膨脹系數、每一單位時間內執行單指令的數目、每天測試執行的時間的影響；在軟件的運行階段，故障檢測率只受到軟件缺陷本身特性的影響。因此，故障檢測率隨著測試時間改變。

（2）測試效率是指每測試資源所檢測到的故障數。軟件測試被劃分多個不同的測試階段，不同的測試階段的目的是不同的。例如，單元測試的目的是驗證每個模塊完成了預期的功能，集成測試的目的是確保不同模塊組合后能達到預期功能。所以，單元測試階段的測試用例與集成測試階段的測試用例是不同的，即單元測試與集成測試的所投入的測試資源是不同的。在單元測試的后期，如果繼續投入相同的測試資源，很難發現新的故障，此時的測試效率非常低。但若此時進入集成測試階段，測試資源變化，較容易發現模塊間連接類型的故障，測試效率會大幅增加。所以測試階段轉換點前后的測試效率是有差異的。因此，測試效率是變化的。

（3）故障排除效率是修正故障個數與檢測故障個數的比值，是軟件測試中重要參數之一，反映軟件測試工具和測試人員的實際工作情況。不同的測試階段的故障排除效率如表1所示，由表可看出不同測試階段的故障排除效率不同，即故障排除效率是變化的。

表1不同測試階段的故障排除效率

因此，考慮測試過程中各種因素的變化對失效數據的影響，根據失效數據的變化趨勢，建立能對失效數據進行分段擬合的軟件可靠性模型勢在必行。

目前，主要是利用移動點（Change-point）技術對失效數據進行分段擬合。移動點就是模型中某個或某些量突然變化的點，移動點前后用不同的函數描述軟件的失效強度。移動點的數目和位置對軟件可靠性估計有重要影響，因此，準確估計移動點的數目和位置具有重要意義。

文獻：C.Y.Huang，C.T.Lin在2005年發表的《Reliability?prediction?and?assessment?of?fielded?software?based?on?multiple?change-point?models》提出測試過程存在多個移動點，其位置位于不同測試階段的轉換點，并考慮了不同測試階段故障檢測率的差異性，建立了運行階段的基于多個移動點的軟件可靠性增長模型。趙靖，劉宏偉，崔剛等在2006年發表的《考慮測試環境與實際運行環境的軟件可靠性增長模型》提出存在唯一的移動點，且位于測試階段和運行階段的轉換處，并研究了測試剖面與運行剖面的差異對故障檢測率的影響，建立了考慮軟件測試與運行差別基于移動點的軟件可靠性增長模型。不過，上述文獻均是通過定性的分析來確定移動點的數目和位置，并沒有采用數學方法進行嚴謹分析和推導。C.Y.Huang,T.Y.Huang在2010年發表的《Software?reliability?analysis?and?assessment?using?queuing?models?with?multiple?change-points》提出將質量控制圖用于移動點的估計，并給出了移動點的判斷準則，同時提出一個具有多個移動點的擴展的ISQ模型。根據移動點的判斷準則，觀察質量控制圖可以確定移動點的數目和位置，但該文獻給出的判斷準則不完善，例如該文獻認為若一個點落在3倍標準差控制限之外，則為移動點。實際上，軟件測試過程的許多不確定因素導致偶爾某些點會落在3倍標準差控制限之外，但并不是移動點。同時，該方法存在一定的弊病，只能對移動點進行粗略的估計，無法通過定量分析給出移動點的最佳位置。

發明內容