Приведите критерии надежности программ

Показатель надежности — это величина или совокупность величин, характеризующих качественно или количественно степень приспособленности систем к выполнению поставленной задачи при применении по назначению.

В практике проведения исследований вводятся в рассмотрение три вида показателей надежности сложных систем [4]:

• • качественные;
• • порядковые;
• • количественные.

Качественные показатели надежности — это такие показатели, которые не могут быть выражены в виде числа и не содержат информации, позволяющей обосновать предпочтение одного из нескольких конкурирующих вариантов системы при их сравнении. Качественные показатели надежности указывают на то, что рассматриваемая система обладает каким-либо свойством для выполнения поставленной задачи. Качественные показатели дают возможность отличать системы друг от друга, но не позволяют сравнивать их по степени выполнения поставленной задачи, т. е. по надежности. Качественные аспекты и характеристики неизбежны при анализе любых систем, и их всегда необходимо учитывать.

Тестирование и обеспечение надежности программного обеспечения IT-Enterprise

Порядковые показатели надежности — это такие показатели, которые содержат информацию, позволяющую обосновывать предпочтение одного из вариантов системы при их сравнении без количественной оценки степени предпочтения. Порядковые показатели дают возможность расположить в ряд по степени возрастания надежности исследуемые варианты системы, но не позволяют оценить, на какую величину отличается достигнутый уровень надежности рассматриваемых вариантов. В результате исследования можно построить доминирующую последовательность вариантов системы путем их ранжирования, т. е. установления порядкового номера или ранга применительно к каждому варианту системы, указывающего его место среди других вариантов.

Количественные показатели надежности — это такие показатели, которые содержат информацию, обеспечивающую оценку степени предпочтения одного варианта системы по отношению к другому при применении по назначению. Количественные показатели выражают надежность в виде числа: при помощи количественных показателей надежность измеряется или оценивается в принятой шкале оценок в абсолютных или относительных единицах. Количественные показатели определяются путем непосредственных статистических наблюдений на основе обработки результатов применения или испытания систем, а также путем аналитических расчетов или моделирования процесса функционирования систем. Они являются основными показателями надежности ПО, обобщающими наиболее ценную информацию о степени приспособленности систем к применению по назначению.

В качестве исходных предпосылок используются следующие утверждения:

• в результате выполнения программы для каждого множества Nt входных данных получаем однозначный выходной результат;

• • множество Nj входных данных определяет все вычисления, выполняемые программой;
• • каждая ошибка в программе вызывает сбои для некоторой части входных данных;
• • пропуск программы с некоторым подмножеством входных данных представляет собой единичное наблюдение ее действия.

Тогда вероятность Р появления сбоя есть вероятность того, что множество входных данных N, порождает сбои. Р может быть выражено через вероятность Р, выбора для работы множества N, и переменную уг . Причём, уг =0, если выходной результат верен для ЛГ ; у,- = 1, в противном случае.

Вебинар-интервью. Разбираем сложные вопросы по ГОСТ 17025

Вероятность безотказной работы ПО будет представлена как

где п — число всевозможных входов ПО.

Для получения вероятности отказа ПО экспериментальным путем можно применить следующий подход.

Если испытывается определенное ПО относительно п различных входов и относительно / из них имеют место отказы, то вероятность отказа ПО оценивается как

При равномерном распределении испытуемых входов во входном множестве и при достаточно большом п

В обычном ПО входы во входном множестве вряд ли распределяются однородно, можно говорить только о некотором используемом множестве входов. В связи с этим устранение ошибок будет производиться именно в используемом множестве и таким образом вероятность отказа в этом множестве ниже, чем в полном множестве входов.

Далее рассмотрим входное множество SB и используемое множество SM. Вероятность отказа в множестве SB определяется во время программирования. Вероятность отказа в множестве SM определяется в соответствии с устранением ошибок. Предположим, что Рв и Ри как вероятности отказа в SB и SM соответственно постоянны. Тогда можно записать на основе эксперимента

Предполагая, что т причин отказа устранено, можно записать значение вероятности отказа после устранения ошибок для некоторой промежуточной точки

Здесь P J M может быть получено на основании зависимости (2.2.4).

Зависимость (2.2.5) представлена графиком на рис. 2.2.1, на котором по вертикальной оси представлена вероятность отказа ПО во множестве SM, а по горизонтальной оси — количество устраненных ошибок. На рисунке показано, что пи оценивается углом наклона прямой линии. Чем круче наклон прямой линии, тем меньше пи и, следовательно, выше интенсивность устранения ошибок.

При полном устранении всех ошибок ПО становится надежным, т. е.

Однако в процессе устранения ошибок могут быть внесены новые ошибки. Допускается, что если новые ошибки могут возникать с одинаковой вероятностью во входном множестве, то вероятность ошибок, возникающих в используемом множестве, может быть представлена в виде отношения пи1пв.

Рис. 2.2.1 Распределение отказов

Если предположить, что устранение одной ошибки вызывает К новых ошибок, то вероятность отказа после устранения т :

На рис. 2.2.2 представлены прямая линия а , удовлетворяющая уравнению (2.2.5), и прямая линия б, удовлетворяющая уравнению (2.2.7).

Точка пересечения двух линий отражает состояние, когда за счет внесения дополнительных ошибок надежные характеристики программы не улучшаются, несмотря на то, что имеет место обнаружение и устранение ошибок. Однако в фактически отлаживаемой программе значение К изменяется в окрестности точки пересечения и, следовательно, предполагается, что линии становятся кривыми (пунктир на рисунке).

Программное обеспечение становится совершенным, когда верно тождество:

т. е. в точке, где прямая линия б пересекает горизонтальную ось.

Рис. 2.2.2 Распределение отказов ПО Наличие представленного выше механизма обеспечивает возможность предсказания развития процесса устранения ошибок. С точки зрения надеж-

ности ПО, чем меньше значение —, тем быстрее можно провести устране-

ние ошибок и тем выше будет надежность. Из уравнения (2.2.8) следует, что

Эту величину можно назвать “индексом оставшихся ошибок”. Если степень устранения ошибок находится в диапазоне, обозначенном прямой линией б , то можно вычислить ряд количественных параметров надежности ПО и дать гарантию возможности его использования по назначению.

В качестве технических требований на разработку надежного ПО рекомендуются следующие критерии:

• • корректность программного обеспечения — число серьезных ошибок в программе и время, необходимое для их устранения;
• • обслуживаемость системы — степень влияния ошибок программного обеспечения на обслуживаемость системы;
• • безотказность системы — частота системных отказов, вызываемых ошибками программного обеспечения.

С учетом сложившейся практики выбора критериев оценки надежности необходимо принимать во внимание следующее:

• • разработанное программное обеспечение в начальной стадии эксплуатации может потребовать менее жестких критериев и большего времени для его совершенствования;
• • после выпуска новой версии в течение некоторого времени предъявляются менее строгие критерии качества ПО;
• • имеют место разбросы, вызываемые различием в условиях применения и использования ПО;
• • эффективность работ по исправлению ошибок, проводимых разработчиками ПО, зависит от частоты проявления ошибок, что в свою очередь зависит от информации, поступающей от пользователя;
• • необходимость соблюдения ограничений по быстродействию и производительности, если таковые диктуются пользователем.

Таким образом, надежность ПО представляется через определение вероятности отказа в отношении входного множества данных и через наблюдение интенсивности изменения вероятности отказа по мере устранения ошибок. Приведенные показатели в силу их количественной интерпретации могут быть использованы в качестве стандартных оценок программного обеспечения.

Источник: studref.com

Критерии надежности программ

Критерии, ис­пользуемые в теории надежности, являются статистическими и в том или ином виде учитывают временные показатели. В зави­симости от целевого назначения систем для анализа показателей надежности их целесообразно разделить на два класса: невос­станавливаемые и восстанавливаемые. Для оценки надежности восстанавливаемых систем (программ) необходимо знать харак­теристики многократных отказов и восстановлений в процессе их функционирования. Процесс восстановления достаточно полно описывается показателями: вероятностью восстановления за некоторое время, плотностью распределения времени восстанов­ления и средним временем восстановления.

Факторы, снижающие надежность функционирования про­грамм. На надежность функционирования КП влияют, прежде всего, факторы, вызывающие сбой или отказ при исполнении программы:

· искажения исходной информации, поступающей от внешних абонентов;

· самоустраняющиеся отказы или сбои в аппаратуре ЭВМ;

· не выявленные ошибки в программах.

Искаженные данные в ряде случаев могут являться причиной только ошибок в результатах, выдаваемых внешним абонентам или накапливаемых в памяти ЭВМ, и не влияют на надежность КП. Однако некоторые искажения выходят за область допусти­мых значений переменных. При этом возрастает вероятность того, что искаженная величина будет обрабатываться некото­рым сочетанием команд, приводящих либо к отказу, либо к сбою функционирования.

Первопричинами искажений данных, поступающих от внеш­них абонентов, могут быть:

· искажения данных на первичных носителях информации при их подготовке;

· сбои и частичные отказы в аппаратуре ввода данных с пер­вичных носителей информации;

· шумы и сбои в каналах связи при передаче сообщений по телекодовым линиям связи;

· сбои и частичные отказы в аппаратуре передачи или приема телекодовой информации;

· потери или искажения сообщений в ограниченных буферных накопителях ЭВМ;

· ошибки в документах, используемых для подготовки данных, вводимых в ВС.

Самоустраняющиеся отказы и сбои в аппаратуре ЭВМ явля­ются заметным фактором, влияющим на надежность функцио­нирования программы. Существуют ВС, характеризующиеся средним временем наработки на отказ аппаратуры, исчисляе­мым десятками тысяч часов. Однако, для однопроцессорных ЭВМ наработка на устойчивый отказ, как правило, измеряется сотня­ми или тысячами часов.

В однопроцессорных ЭВМ значительно чаще происходят сбои или трудно обнаруживаемые кратковре­менные отказы. Некоторая часть аппаратных сбоев может приво­дить к искажениям исполнения программ или к искажениям данных. Сбои, которые не удается обнаружить и зафиксировать при функционировании КП в процессе нормальной обработки информации, происходят на Один-два порядка чаще, чем устой­чивые отказы, т. е. наработка на сбой оценивается десятками часов.

Не выявленные ошибки в сложных КП, являются основной причиной ненадежности функционирования большинства из них. Хотя в процессе отладки основная часть ошибок в программах обнаруживается и устраняется, всегда есть риск проявления какой-то ошибки при некотором, ранее не испытан­ном сочетании исходных данных. Разнообразие и внешняя слу­чайность реальных сочетаний переменных в исходных данных, об­рабатываемых программой, создают такие ситуации, при которых последствия отдельных ошибок в программах проявляются аналогично последствиям сбоев в аппаратуре ЭВМ.

Источник: studopedia.su

5.7. Критерии надежности программных комплексов

При разработке технических требований на надёжность программных комплексов следует принимать во внимание следующие критерии:

— корректность программного обеспечения – число серьёзных ошибок в индивидуальном программном пакете и время, необходимое для их исправления;

— обслуживаемость системы – влияние ошибок программного комплекса на обслуживаемость системы;

— безотказность системы – частота системных (или подсистемных) отказов, вызываемых ошибками программного обеспечения.

С учётом сложившейся реальности при выборе критериев оценки надёжности необходимо принимать во внимание следующие.

Новое программное обеспечение может требовать в первое время менее жёстких критериев и большего времени для его совершенствования.

На короткое время, после выпуска новой версии программного обеспечения, также могут потребоваться менее строгие критерии его качества.

Разбросы, вызываемые различием в условиях применения и использования.

Эффективность работ по исправлению ошибок программного обеспечения, проводимых пользователем, зависит от воспроизводимости ошибок, что, в свою очередь, зависит от информации, поступающей от пользователя.

Возможны и другие требования, которые следует принять во внимание, например, связанные с быстродействием и производительностью. Может случиться, что подобные критерии достигаются только за счёт большого числа остающихся некорректностей или низкой безотказности и обслуживаемости системы.

Контрольные вопросы

1. Возможно ли повышение надежности программных комплексов путем резервирования? Пояснить.

2. Как определить интенсивность отказов в течение интервалов времени t с использованием первой и второй математической модели надежности программных комплексов?

3. Как определить вероятность безошибочной работы в течение интервалов времени t с использованием первой и второй математической модели надежности программных комплексов?

4. Как определить среднее время безошибочной работы программы с использованием первой и второй математической модели надежности программных комплексов?

5. Критерии надежности программных комплексов.

6. Факторы, влияющие на надежность программных комплексов?

Источник: studfile.net