课件03-软件可靠性与安全性-指标分配PPT课件下载推荐.pptx
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课件03-软件可靠性与安全性-指标分配PPT课件下载推荐.pptx
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软件可靠性与安全性第三部分软件可靠性指标及其分配提要软件可靠性度量参数软件可靠性指标分配方法3132参数与指标可靠性度量参数v是可靠性定量化描述的数学属性是可靠性定量化描述的数学属性可靠性参数体系v是某种软件产品可靠性的参数的集合是某种软件产品可靠性的参数的集合可靠性度量指标v是软件某一可靠性参数的要求值是软件某一可靠性参数的要求值可靠性指标体系v是某种软件所有可靠性参数的要求值是某种软件所有可靠性参数的要求值几种常见的参数可靠度(Reliability)(Reliability)失效概率(FailureProbability)(FailureProbability)失效强度(FailureIntensity)(FailureIntensity)失效率(FailureRate)(FailureRate)平均失效前时间(MTTF,(MTTF,MeanMeanTimeTimeToToFailure)Failure)平均失效间隔时间(MTBF,(MTBF,MeanMeanTimeTimeBetweenBetweenFailures)Failures)可用性(Availability)(Availability)可靠度软件可靠性的基本定义v软软件件在在规规定定条条件件下下和和规规定定时时间间内内,完完成成规规定功能的概率定功能的概率软件失效行为的概率描述v在在t0时时系系统统正正常常的的条条件件下下,系系统统在在时时间间区区间间0,t内能正常运行的概率内能正常运行的概率用R(t)R(t)表示失效概率软件在规定条件下和规定时间内,丧失规定功能的概率用F(t)F(t)表示与可靠度R(t)R(t)之间的关系失效强度失效概率的密度函数v单位时间软件系统出现失效的概率单位时间软件系统出现失效的概率用f(t)表示如果F(t)是可微分的,失效强度f(t)是F(t)关于时间的一阶导数失效率软件在0t时刻内没有发生失效的条件下,在t时刻软件系统的失效强度又称为v条件失效强度条件失效强度v风险函数风险函数(hazardfunction)用(t)表示失效率失效率也是失效数与测试用例、操作事件或操作时间总数的比单位v失效次数失效次数/时间时间v失效次数失效次数/距离距离v失效次数失效次数/周期周期例如v0.1次失效次失效/CPU小时小时失效率在度量间歇性且不常发生的服务请求的可靠性时,可使用服务失效率(POFOD(POFOD)vPOFOD(Probabilityoffailureondemand)v对对于于使使用用者者提提出出的的请请求求,系系统统无无法法提提供供服服务的概率务的概率适应于v偶偶尔尔有有服服务务请请求求,并并且且若若无无法法提提供供服服务务则则会造成严重后果的防护系统会造成严重后果的防护系统v安全关键系统的异常管理部件安全关键系统的异常管理部件平均失效前时间定义(MTTF)(MTTF)v当前时间到下一次失效时间的均值当前时间到下一次失效时间的均值计算应用v度量软件可靠性和可用性度量软件可靠性和可用性平均失效前时间举例vSF1:
@#@180,675,315,212,278,503,431vSF2:
@#@477,1048,685,396vSF3:
@#@894,1422vMTTFSF1=2594/7=370.57vMTTFSF2=2606/4=651.5vMTTFSF3=2316/2=1158平均失效前时间当失效呈现指数分布时vF(t)=1-exp(-t/MTTF)vR(t)=exp(-t/MTTF)平均失效间隔时间定义(MTBF)MTBF)v两两次次相相继继失失效效之之间间的的时时间间间间隔隔的的均均值值。
@#@MTBF在在实实际际使使用用时时通通常常是是指指当当n很很大大时时,软软件件第第n次次失失效效与与第第n+1次次失失效效之之间间的的平平均均时间时间平均失效间隔时间当软件从时刻TT11工作到时刻TT22,若发生了nn次失效,则:
@#@平均失效间隔时间单位v时间时间v当量纲取距离时,可以用当量纲取距离时,可以用MDBF表示表示v量纲取周期时,可以用量纲取周期时,可以用MCBF表示表示是失效率的倒数平均失效间隔时间MTBF=MTTF+MTTRMTBF=MTTF+MTTRMeanTimeToRepair(MTTR)MeanTimeToRepair(MTTR)维修包括v确定并修正导致失效的缺陷确定并修正导致失效的缺陷v通过重新启动系统通过重新启动系统,恢复系统服务恢复系统服务MeanTimeToRestore(MTTR)MeanTimeToRestore(MTTR)MeanTimeToDisruption(MTTD)MeanTimeToDisruption(MTTD)可用性定义(Availability)(Availability)v需要时软件可用的概率需要时软件可用的概率计算提要软件可靠性度量参数软件可靠性指标分配方法3132原则和因素基于功能进行分配选定指标考虑因素v系统总的可靠性指标系统总的可靠性指标v总的任务时间总的任务时间vCSCI数量数量v各各CSCI的的拓拓扑扑结结构构/操操作作剖剖面面/关关键键等等级级/复复杂度杂度常用方法顺序执行分配法并行执行分配法复杂度因子分配法操作剖面分配法重要度分配法顺序执行分配法前提软件的各个CSCICSCI是顺序执行,所有CSCICSCI执行时间之和等于系统任务执行时间所有的CSCICSCI都成功执行才能保证软件不失效使用失效率指标顺序执行分配法步骤确定整个软件系统的可靠性需求(s)确定整个软件系统的CSCI数量(N)对于每个CSCI,分配可靠性需求(i)并行执行分配法前提软件的各个CSCICSCI是并行执行,但这些CSCICSCI代表了整个软件的一系列的功能,任何一个CSCICSCI的执行不依赖于其他CSCICSCI的执行结果,所有CSCICSCI执行时间均等于系统任务执行时间任何一个CSCICSCI失效意味着整个软件系统失效使用失效率指标并行执行分配法步骤确定整个软件系统的可靠性需求(s)确定整个软件系统的CSCI数量(N)对于每个CSCI,分配可靠性需求(i)复杂度分配法前提基于每个CSCICSCI的相应复杂度分配失效率计算CSCICSCI复杂度的方法v源代码行数源代码行数v功能点功能点v特征点特征点使用失效率指标复杂度分配法关键因素为了保证分配的有效性,对于每个CSCICSCI必须采用相同的方法选择的复杂度测量必须能按线性比例转化成失效率(如:
@#@如果CSCICSCI复杂度为44倍,失效率指标应该是等高的比例)复杂度更高的CSCI,CSCI,失效率指标也更高复杂度分配法步骤确定整个软件系统的可靠性需求(s)确定整个软件系统的CSCI数量(N)对于每个CSCI,确定它的复杂度因子(Wi),CSCI的复杂度越高,Wi值越高确定系统的任务持续时间(T)确定系统任务持续期内,每个CSCI的活动时间(i)计算系统的失效率调节因子(K)计算每个CSCI分配的失效率指标(i)复杂度分配法计算方法失效率调节因子每个CSCICSCI分配的失效率指标操作剖面分配法前提软件可靠性是由用户的使用决定的,对于同一个软件,用户不同的使用方式会导致软件可靠性的变化。
@#@操作剖面用于定义软件的使用模型,刻画用户使用软件的模式vPF=(item1,p1),(item2,p2),(itemn,pn)vitem1item2itemn使用失效率指标操作剖面分配法步骤确定整个软件系统的可靠性需求(s)确定确定整个软件系统的操作剖面(PF)对于每个功能,分配可靠性需求(i)重要度分配法前提基于对软件失效影响认知来分配失效率,将重要度等级与维持系统运行并且保持故障防护能力联系起来对于确定的操作模式或CSCI,CSCI,如果其重要度等级高,应分配较低的失效率,如果其重要度等级较低,应分配高一些失效率如果必须为某项特定的操作模式分配特别低的失效率,就需要采用容错或其它失效缓解设计技术使用失效率指标重要度分配法步骤确定整个软件系统的可靠性需求(s)确定整个软件系统的CSCI数量(N)对于每个CSCI,确定它的重要度因子(Ci),对于系统更为重要CSCI,赋予较低的Ci值确定系统的任务持续时间(T)确定系统任务持续期内,每个CSCI的活动时间(i)计算系统的失效率调节因子(K)计算每个CSCI分配的失效率指标(i)重要度分配法计算方法失效率调节因子每个CSCICSCI分配的失效率指标重要度分配法重要度等级说明重要度因子关键软件关键软件直接影响系统使用安全和危直接影响系统使用安全和危及人员安全,或影响关键任及人员安全,或影响关键任务完成的软件务完成的软件1重要软件重要软件不影响系统使用安全,但影不影响系统使用安全,但影响任务完成的软件响任务完成的软件4一般软件一般软件不影响系统使用安全和任务不影响系统使用安全和任务完成的软件完成的软件8重要度分配法实例场景v软件系统的可靠性需求:
@#@软件系统的可靠性需求:
@#@s=0.00025次失次失效效/任务小时任务小时v软件系统的软件系统的CSCI数量:
@#@数量:
@#@5个个v系统的任务持续时间:
@#@系统的任务持续时间:
@#@T=5小时小时重要度分配法实例CSCI标识重要度因子执行时间CSCI183CSCI212CSCI345CSCI443CSCI513重要度分配法实例计算系统失效率调节因子KK=12.2重要度分配法实例计算各CSCICSCI非规格化失效率指标(次失效/任务小时)=0.00025(8/12.2)=0.000164=0.00025(1/12.2)=0.000020=0.00025(4/12.2)=0.000082=0.00025(4/12.2)=0.000082=0.00025(1/12.2)=0.000020重要度分配法实例规格化(次失效/任务小时)(0.00025/0.000368)=0.67935=(0.000164)(0.67935)=0.000111=(0000020)(0.67935)=0000014=(0.000082)(0.67935)=0.000056=(0.000082)(0.67935)=0.000056=(0000020)(0.67935)=0000014重要度分配法改进需要考虑的问题v系统中各系统中各CSCI的规模的规模(如如:
@#@功能的数量功能的数量)可可能存在较大差别能存在较大差别,规模大的规模大的CSCI对系统可对系统可靠性影响大靠性影响大v同一个同一个CSCI中的功能中的功能,重要度等级不是完重要度等级不是完全一样的全一样的改进重要度分配法步骤确定整个软件系统的可靠性需求(s)确定整个软件系统的功能数量(N)对于每个功能,确定它的重要度因子(Ci)确定系统的任务持续时间(T)确定每个功能在系统任务期内活动时间(i)计算系统的失效率调节因子(K)计算每个功能分配的失效率指标(i)分级别累计每个CSCI的失效率指标(cj)指标分配的系统性考虑分配与验证所选择的参数应保持一致可靠性分配是贯穿软件开发周期的工作,逐步细分不同系统顶层的分配可采用不同的分配方法分配的最小粒度可确定为可靠性测试中可独立验证和度量的功能一个功能从多个来源获得分配的指标时,可选择最高要求的指标指标分配的若干问题接口和交互的考虑需求与实现的颗粒度v在划分时考虑在划分时考虑v使用功能规模调节因子使用功能规模调节因子可靠性影响因素v期望的期望的v实现的实现的软件可靠性与安全性第三部分
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- 课件 03 软件 可靠性 安全性 指标 分配