[發明專利]一種復雜軟件系統失效預測方法

有效

• 申請號: 202010838115.3
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN112115045B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 吳玉美;姚京秀
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F11/36
• 分類號: G06F11/36
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 曹鵬飛

本發明公開了一種復雜軟件系統失效預測方法，從復雜軟件系統的狀態和行為特征出發，分析并提取復雜軟件系統失效表征度量元，尋找復雜軟件系統發生失效前系統內部和外部所表現出來的表征規律，獲得表征規律產生的根本原因，建立失效預測模型，實現復雜軟件系統的失效預測，從而為系統運行時健康管理提供基礎，避免系統失效行為的發生，保證系統的可信運行。

技術領域

本發明涉及軟件可靠性技術領域，更具體的說是涉及一種復雜軟件系統失效預測方法。

背景技術

隨著計算機軟件技術的高速發展，各類軟件系統層出不窮，系統完成的功能呈日漸增長的趨勢，系統與其它系統、設備、傳感器、人的交互日益密切，因此形成了復雜軟件系統的概念。這些復雜軟件系統一旦發生失效，將會造成巨大的損失。在傳統的軟件工程和系統工程中，主要通過驗證和確認(VV)來確保復雜軟件系統在部署前達到近似零失效并且嚴格遵從了需求的狀態，從而保證系統的可信運行。然而經驗表明，在實踐中，系統根本無法達到這種近似無失效的狀態。要預測并防止復雜軟件系統發生失效，首先要明白什么是失效，為什么會發生失效，系統發生失效前是什么樣的狀態和行為，是系統的哪些行為在什么環境下、觸發了什么樣的條件才導致了失效。只有解決軟件失效表征規律和失效機理問題，才能準確、有效的對復雜軟件系統失效進行預測。失效表征是指與失效有關聯的一些狀態和行為特征的表述，它是反應系統是否發生失效的一類度量元。失效表征規律是指失效表征度量元與失效類型間的相關性。失效機理是指由于人為錯誤在代碼中引入缺陷，缺陷在一定條件下成為故障，故障在運行狀態下被激活成為失效的機理過程。

關于失效表征，現有技術主要集中在代碼和開發過程上，對于系統在時間/空間、整體/局部、軟件/硬件等維度的狀態和行為特征分析還比較欠缺。在失效機理的研究中，現有技術未能考慮軟硬件交互行為、動態的運行時信息，未針對復雜軟件系統新特征導致的失效進行全面的機理分析，導致失效機理分析不合理、不充分，進一步影響復雜軟件系統失效預測的準確性。

因此，如何利用失效表征規律對復雜軟件系統中即將發生的失效進行準確的失效預測是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種復雜軟件系統失效預測方法，從復雜軟件系統的狀態和行為特征出發，分析并提取復雜軟件系統失效表征度量元，尋找復雜軟件系統發生失效前系統內部和外部所表現出來的表征規律，獲得表征規律產生的根本原因，建立失效預測模型，實現復雜軟件系統的失效預測，從而為系統運行時健康管理提供基礎，避免系統失效行為的發生，保證系統的可信運行。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種復雜軟件系統失效預測方法，包括以下具體步驟：

步驟1：多維度分析復雜軟件系統的狀態和行為特征，提取失效度量元信息；

步驟2：根據所述失效度量元信息構建失效表征知識庫；

步驟3：基于所述失效表征知識庫構建所述復雜軟件系統的失效表征規律集合，通過多遠回歸模型定量分析和失效原因定性分析獲得所述復雜軟件系統的失效機理；

步驟4：基于所述失效表征規律集合和所述失效表征知識庫構建所述復雜軟件系統的失效預測模型；

步驟5：將待檢測復雜軟件系統的軟件缺陷數據輸入所述失效預測模型獲得預測結果。

優選的，軟件失效類型主要分為功能失效和性能失效，所述多維度分析包括內部/外部、時間/空間、整體/局部和軟件/硬件四個維度。