不完美排錯下NHPP類軟件可靠性過程研究.pdf

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

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

3、架，并提出涵蓋測試工作量的軟件最優(yōu)發(fā)布策略；進而將研究拓展到考慮內部組成結構的構件軟件在集成測試過程中考慮故障檢測與修復等隨機子過程的情況，建立考慮不完美排錯等實際情形的可靠性過程分析模型。
　　不完美排錯是對單一黑盒形式的軟件在測試或運行階段中實際排錯情況的描述，存在多種形式，現有不完美排錯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試工作量角度建立統(tǒng)一的不完美排錯SRGM框架，框架中明確描述了故障

4、檢測、修復與引入的定量關系。此外，框架模型具有較強的柔性，支持根據實際情況進行多個參變量函數的設定。在此基礎上給出了變化形式基本相符的故障檢測率函數和初值不為零的測試工作量函數，進而建立了能夠描述實際多種情形的具體的SRGM:SRGM-GTEID。由于從故障檢測與修復的內在邏輯上形式化地建立了測試過程的定量關系模型，給出的SRGM更加符合實際測試環(huán)境，可較好描述測試過程中可靠性的增長。
　　軟件測試的主要目的是不斷檢測與修復故障，

5、提高可靠性，實現預期目標下最優(yōu)發(fā)布軟件。本文提出考慮到不完美排錯時SRGM相關的軟件最優(yōu)發(fā)布策略。在不完美排錯SRGM框架基礎上，建立了具有先增后降S型變化趨勢的失效率的SRGM:IDTEDM。從軟件全生命周期角度，建立考慮不完美排錯的成本模型，進而提出考慮發(fā)布時達到預期可靠性的最優(yōu)發(fā)布模型。成本模型中定量地給出了測試成本初值，避免了主觀設定帶來的不確定性。測試花費的實際值ATC可能會超過所求得的期望值ETC，存在成本嚴重超支的風險，基

6、于此，建立了涵蓋成本風險分析與調控的最優(yōu)發(fā)布模型。這樣，在考慮到不完美排錯、全生命周期成本構成和測試成本超支風險管控的基礎上，建立了最優(yōu)發(fā)布時間求解算法ORP-BEVRA。不完美排錯SRGM相關的最優(yōu)發(fā)布策略主要考慮到了實際的不完美排錯和可能存在的實際成本超支情況，更加靠近實際的測試過程，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，構件軟件考慮到內部的組成結構，其可靠性過程研究更為深入。

7、現有構件軟件集成測試過程中對排錯過程進行了簡化，忽略了不完美排錯現象，對測試環(huán)境的變化缺乏考慮。針對這些不足，本文提出考慮不完美排錯與變動點CP(Change-Point)的構件軟件可靠性過程分析方法。建立了考慮不完美排錯時的構件軟件測試隊列模型，模型中的故障修復與檢測存在著明確的反饋現象。在此基礎上，量化分析了變動點前后故障修復情況，并將不完美排錯情況考慮進去，形式化推導出了構件軟件測試過程中累積檢測與修復的故障數量表達式，刻畫出考慮

8、不完美排錯與變動點時故障的動態(tài)變化情況，可度量出構件軟件測試中可靠性的提高情況。此外，給出了變動點在提高故障移除率增長上的定理，證明了測試環(huán)境改進使得變動點的出現能夠提高測試效率。數值算例驗證了所提出模型的有效性。
　　當前構件軟件研究中認為被檢測到不同嚴重程度的故障所經歷的檢修過程均相同，該假設并不符合實際情況。為此，本文提出了考慮修復延遲與不完美排錯的構件軟件可靠性過程分析方法。在所建立的考慮排錯延遲與不完美排錯的構件軟件測試