软件可靠性

1. 基本概念

1.1 定义

1. 软件可靠性：软件产品在 规定的条件 下和 规定的时间区间 完成 规定功能 的能力。
2. 串并联系统可靠性：无论什么系统，都是由多个设备组成的，协同工作，而这多个设备的组合方式可以是串联、并联，也可以是混合模式
   1. 串联系统：
      1. 一个设备不可靠，整个系统崩溃。
      2. 可靠性公式：$ R_{串联} = R_1 × R_2 × ⋯ × R_n $
   2. 并联系统：
      1. 所有设备都不可靠，整个系统才崩溃。
      2. 可靠性公式：$ R_{并联} = 1 - (1 - R_1)(1 - R_2)...(1 - R_n) $
3. 广义的软件可靠性测试：指为了 最终评价软件系统的可靠性 而运用 建模、统计、试验、分析 和 评价 等一系列手段对软件系统实施的一种测试。
4. 狭义的软件可靠性测试：指为了获取可靠性数据，按预先确定的测试用例，在软件的预期使用环境中，对软件实施的一种测试。它是面向缺陷的测试，以用户将要使用的方式来测试软件。
5. ISO/IEC 25010 软件质量模型中 “可靠性（Reliability）” 的子特性分类：
   1. 无故障性（Faultlessness）：
   2. 可用性（Availability）： 产品在需要使用时可运行且可访问的能力。
   3. 容错性（Fault Tolerance）： 系统在出现故障时仍能维持部分功能的能力。
   4. 可恢复性（Recoverability）： 软件在发生失败后恢复数据和恢复服务的能力。

1.2 软件和硬件可靠性的区别

1. 复杂性：软件复杂性比硬件高，大部分失效来自于软件失效。
2. 物理退化：硬件失效主要是物理退化所致，软件不存在物理退化。
3. 唯一性：软件是唯一的，每个 COPY 版本都一样，而两个硬件不可能完全一样。
4. 版本更新周期：硬件较慢，软件较快。

1.3 软件可靠性的定量描述

1. 规定时间：自然时间、运行时间、执行时间（占用CPU）。
2. 失效概率：软件运行初始时为 0，随着时间增加单调递增，不断趋向于 1。
3. 可靠度：软件系统在规定的条件下、规定的时间内不发生失效的概率。可靠度 = 1 - 失效概率。
4. 失效强度：单位时间软件系统出现失效的概率。
5. 平均失效前时间（MTTF）：平均无故障时间，发生故障前正常运行的时间。
6. 平均恢复前时间（MTTR）：平均故障修复时间，发生故障后的修复时间。
7. 平均故障间隔时间（MTBF）：失效或维护中所需的平均时间，包括故障时间以及检测和维护设备的时间。MTBF = MTTF + MTTR。

系统可用性 = MTTF / (MTTF+MTTR) * 100%

软件可靠性时间轴

2. 可靠性管理

1. 概念：
   1. 是软件工程管理的一部分，它以全面提高和保证软件可靠性为目标，以 软件可靠性活动 为主要对象，是把 现代管理理论 用于 软件生命周期中的可靠性保障活动 的一种管理形式。
2. 内容
   1. 包括软件工程各个阶段的可靠性活动的 目标、计划、进度、任务和修正措施 等。
3. 各阶段设计任务：
   1. 需求分析阶段：确定可靠性目标、分析影响因素、确定验收标准、制定框架、制定文档编写规范、制定初步计划、确定数据收集规范。
   2. 概要设计阶段：确定可靠性度量、制定详细验收方案、可靠性设计、收集数据、调整计划、明确后续阶段详细计划、编制文档。
   3. 详细设计阶段：可靠性设计、预测、调整计划、收集数据、明确后续阶段详细计划、编制文档。
   4. 编码阶段：可靠性测试(单元)、排错、调整计划、收集数据、明确后续阶段详细计划、编制文档。
   5. 测试阶段：可靠性测试(集成和系统)、排错、可靠性建模、评价、调整计划、收集数据、明确后续阶段详细计划、编制文档。
   6. 实施阶段：可靠性测试(验收)、排错、收集数据、调整模型、评价、编制文档。