提高软件可靠性的方法和技术

当前，人类步入了信息时代，从交通、能源、电信到金融、教育、军事……等等大多数行业都需要计算机的辅助。软件是计算机系统的灵魂，是许多复杂系统的神经中枢，而质量则是软件的命脉。软件失效造成系统瘫痪、人员伤亡以及重大经济损失。

所定的质量标准度量，至少应达到以下两个目的：

(2)在各开发过程中实施进度管理，产生阶段质量评价报告，对不合要求的产品及早采取对策。

(1)需求分析质量度量

最后选择一种可靠度增长曲线预测模型，如时间测量、个体测量、可用性，在后期开发过程中，用来计算可靠度增长曲线的差错收敛度。在建立质量标准之后，设计质量报告及评价表，在整个开发过程中就要严格实施并及时作出质量评价，填写报告表。

软件重用不仅仅是指软件本身，也可以是软件的开发思想方法、文档，甚至环境、数据等，包括三个方面内容的重用：

(1)开发过程重用，指开发规范、各种开发方法、工具和标准等。

(3)知识重用，如相关领域专业知识的重用。

一般用的比较多的是软件构件重用。软件重用的过程如下：候选，选择，资格，分类和存储，查找和检索。在选择可重用构件时，一定要有严格的选择标准，可重用的构件必须是经过严格测试的、甚至是经过可靠性和正确性证明的构件，应模块化（实现单一、的完整的功能）、结构清晰（可读、可理解、规模适当），且有高度可适应性。

软件开发前期各阶段完成之后，为进一步提高可靠性，只有通过加强测试来实现了。为最大限度地除去软件中的差错，改进软件的可靠性，就要对软件进行完备测试。要对一个大的软件系统进行完备测试是不可能的，所以要确定一个最小测试数和最大测试数，前者是技术性的决策，后者管理性的决策，在实际过程中要确定一个测试数量的下界。总的来说，要在可能的情况下，进行尽可能完备的测试。

测试前要确定测试标准、规范，测试过程中要建立完整的测试文档，把软件置于配置控制下，用形式化的步骤去改变它，保证任何错误及对错误的动作都能及时归档。

测试规范包括以下三类文档：

(1)测试设计规范：详细描述测试方法，规定该设计及其有关测试所包括的特性。还应规定完成测试所需的测试用例和测试规程，规定特性的通过/失败判定准则。

(2)测试用例规范：列出用于输入的具体值及预期输出结果。规定在使用具体测试用例时对测试规程的各种限制。

(3)测试规程规范：规定对于运行该系统和执行指定的测试用例来实现有关测试所要求的所有步骤。

测试的方法多种多样：

(1)走查（Walk-through），即手工执行，由不同的程序员(非该模块设计者)读代码，并进行评论。

(2)机器测试，对给定的输入不会产生不合逻辑的输出。

(3)程序证明或交替程序表示。

(4)模拟测试，模拟硬件、I/O设备等。

评审是一些用于开发过程早期检查和纠纷缺陷的有效方法。它们可以用来检查卫星城执行代码的文档的缺陷。

（5）生产出更容易维护，更可靠的软件。

主要原因是由于被评审的软件评审者必须是非常熟悉的，同时，在评审过程中，一定会产生并利用很多证明文档，于是评审就迫使开发者同时产出许多有用的文档，如果不进行评审，这些文档可能在整个项目周期都不会生产。

软件评审包括管理评审、技术评审、文档评审、过程评审。其中主要应用的方法有：

以下就是软件评审过程中主要应用的集中方法。其中广泛采用的评审方法有检视、团队评审和走查。

提高可靠性的技术一般可以分为两类，一类是避免故障，在开发过程中，尽可能不让差错和缺陷潜入软件，这类常用的技术有：

（1）算法模型化：把可以保证正确实现需求规格的算法模型化。

（2）模拟模型化：为了保证在确定的资源条件下的预测性能的发挥，使软件运行时间、内存使用量及控制执行模型化。

（3）可靠性模型：使用可靠性模型，从差错发生频度出发，预测可靠性。

（4）正确性证明：使用形式符号及数学归纳法等证明算法的正确性。

（5）软件危险分析与故障树分析：从设计或编码的结构出发，追踪软件开发过程中潜入系统缺陷的原因。

（6）分布接口需求规格说明：在设计的各阶段使用形式的接口需求规格说明，以便验证需求的分布接口实现可能性与完备性。

这些技术一般都需要比较深厚的数学理论知识和模型化技术。另一类就是采用冗余思想的容错技术。容错技术的基本思想是使软件内潜在的差错对可靠性的影响缩小控制到最低程度。软件的容错从原理上可分为错误分析、破坏程度断定、错误恢复、错误处理四个阶段。