[發(fā)明專利]一種基于仿真的復(fù)雜軟件系統(tǒng)可靠性指標(biāo)確定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110303948.4
• 申請(qǐng)日: 2021-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN113220547B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高玉峰;高金梁;閆陳靜;張偉;薛瓊;牟迪;蔡詩冉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院
• 主分類號(hào): G06F11/34
• 分類號(hào): G06F11/34;G06F11/36
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 程何

1.一種基于仿真的復(fù)雜軟件系統(tǒng)可靠性指標(biāo)確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟(1)，根據(jù)軟件系統(tǒng)任務(wù)需求，劃分并構(gòu)建軟件任務(wù)階段模型；

步驟(2)，根據(jù)軟件系統(tǒng)任務(wù)需求及任務(wù)階段模型，構(gòu)造軟件任務(wù)剖面集合；

步驟(3)，設(shè)置仿真控制參數(shù)后，從軟件任務(wù)剖面集合中隨機(jī)抽取軟件任務(wù)剖面執(zhí)行仿真，采集各個(gè)任務(wù)階段的失效信息；

步驟(4)，根據(jù)仿真過程中采集的數(shù)據(jù)，計(jì)算并輸出軟件系統(tǒng)可靠性指標(biāo)值；

在步驟(1)中，劃分并構(gòu)建軟件任務(wù)階段模型，包括以下步驟：

(1a)根據(jù)軟件系統(tǒng)的任務(wù)要求，將軟件系統(tǒng)的任務(wù)分解為最小且互相獨(dú)立的任務(wù)單元作為軟件任務(wù)階段；

(1b)通過計(jì)劃的軟件使用情況、用戶對(duì)軟件的使用需求或收集相似產(chǎn)品歷史數(shù)據(jù)獲得軟件任務(wù)階段執(zhí)行時(shí)間；所述任務(wù)階段執(zhí)行時(shí)間表示任務(wù)階段成功執(zhí)行時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間，具體為軟件運(yùn)行的CPU時(shí)間，采用時(shí)間數(shù)值或時(shí)間的分布函數(shù)進(jìn)行表示；

(1c)通過計(jì)劃的軟件使用情況、用戶對(duì)軟件的使用需求或收集相似產(chǎn)品歷史數(shù)據(jù)獲得軟件任務(wù)階段失效信息；

(1d)構(gòu)建軟件任務(wù)階段模型信息表，獲得軟件任務(wù)階段模型；所述軟件任務(wù)階段模型信息表包括所有軟件任務(wù)階段的標(biāo)識(shí)、名稱、執(zhí)行時(shí)間、失效標(biāo)識(shí)、失效描述、失效發(fā)生可能性和失效恢復(fù)時(shí)間；

在步驟(2)中，軟件任務(wù)剖面集合包括軟件的所有任務(wù)剖面及其概率，具體為：其中T_Sequence_i稱為軟件任務(wù)剖面，P_i為軟件剖面T_Sequence_i的執(zhí)行概率，n為任務(wù)剖面?zhèn)€數(shù)；

在步驟(3)中，單個(gè)軟件任務(wù)剖面仿真包括如下步驟：

(3a)從當(dāng)前任務(wù)剖面的第一個(gè)任務(wù)階段開始仿真；

(3b)獲取當(dāng)前任務(wù)階段TS的模型信息，包括任務(wù)階段失效率λ，任務(wù)執(zhí)行時(shí)間t_TS，失效恢復(fù)時(shí)間t_rTS；

(3c)生成隨機(jī)數(shù)R，根據(jù)R＝e^-λt，將隨機(jī)數(shù)R對(duì)應(yīng)的時(shí)間t_Si＝-ln(R)/λ作為當(dāng)前任務(wù)階段的失效時(shí)間；

(3d)判斷t_Si與t_TS的大小；如果t_Sit_TS，則記錄發(fā)生一次失效，并記錄該失效時(shí)刻及其他相關(guān)失效數(shù)據(jù)，結(jié)束該任務(wù)階段仿真，轉(zhuǎn)到步驟(3e)；如果t_Si≥t_TS，則結(jié)束該任務(wù)階段仿真，轉(zhuǎn)到步驟(3e)；

(3e)判斷當(dāng)前任務(wù)階段是否為當(dāng)前任務(wù)剖面的最后一個(gè)任務(wù)階段；如果不是，則獲取下一個(gè)任務(wù)階段，并轉(zhuǎn)到步驟(3b)；如果是，則停止當(dāng)前任務(wù)剖面仿真；

在步驟(3)中，采集各個(gè)任務(wù)階段的失效信息包括：失效累計(jì)次數(shù)、任務(wù)實(shí)際執(zhí)行總時(shí)間、所有失效時(shí)刻、失效間隔時(shí)間、所有失效恢復(fù)處理時(shí)間，任務(wù)剖面執(zhí)行總次數(shù)及成功執(zhí)行次數(shù)；

在步驟(3)中，仿真控制參數(shù)包括最大仿真次數(shù)和相對(duì)波動(dòng)水平。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于仿真的復(fù)雜軟件系統(tǒng)可靠性指標(biāo)確定方法，其特征在于，在步驟(3)中，隨機(jī)抽取軟件任務(wù)剖面包括如下步驟：隨機(jī)生成一個(gè)[0,1)范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)S；當(dāng)隨機(jī)數(shù)落在[0,P₁)區(qū)間內(nèi)時(shí)，執(zhí)行T_Sequence₁；當(dāng)隨機(jī)數(shù)落在[P₁，P₁+P₂)區(qū)間內(nèi)時(shí)，執(zhí)行T_Sequence₂；依此類推當(dāng)隨機(jī)數(shù)落在區(qū)間內(nèi)時(shí)，執(zhí)行T_Sequence_n。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于仿真的復(fù)雜軟件系統(tǒng)可靠性指標(biāo)確定方法，其特征在于，在步驟(4)中，可靠性指標(biāo)平均失效間隔時(shí)間MTBF、可用度A、任務(wù)成功概率MCSP的計(jì)算方法分別為：

其中：Δt_i表示仿真過程中相鄰兩次失效發(fā)生的間隔時(shí)間，n表示總失效數(shù)；

其中：T₀為任務(wù)計(jì)劃總時(shí)間，T₁為失效恢復(fù)總時(shí)間；

其中：N表示軟件任務(wù)剖面執(zhí)行總次數(shù)，n表示成功執(zhí)行的次數(shù)。