7．7 软件可靠性
7.7.1 基本概念
1. 软件可靠性的定义
定义1 软件可靠性(software reliability)是指软件在规定的运行环境中和规定的时间内无失效运行的概率[ANSI91]。所以它是时间t的函数，我们用)(tR来表示。
定义2 软件故障率(failure rate)是指在单位时间内软件发生故障的概率。它和软件可靠性的关系如下：
)()()(tRdttdRt
或者是：
))(exp()(
0 tdtttR
定义3 软件平均无故障时间(MTTF)。指软件从开始运行到出现一个故障的期望时间，根据可靠性的定义有：
0 )(dttRMTTF
和软件中错误相关的定义
定义4 软件错误(Software Error)。指在软件生存期内的不希望或不可接受的人为错误。软件错误是一种人为的行为，相对于软件本身是一种外部行为。
定义 5 软件缺陷(Software Defect)。指存在于软件（文档、数据、程序）之中的那些不希望或不可接受的偏差。其结果是软件在某一特定条件时出现运行故障。当软件指程序时，软件缺陷即程序污点(Bug)。
定义 6 软件故障(Software Fault)。指软件运行过程中出现的一种不希望或不可接受的内部状态。软件故障是一种动态行为。
定义 7 软件失败(Software Failure)。指软件运行时产生的一种不希望或不可接受的外部行为结果。
2. 软件的可用性定义
程序在给定的时间点，按照SRS的规定，成功地运行的概率。
可靠性与可用性的区别：
可靠性指在0到t这段时间间隔内系统没有失效；可用性仅仅意味着在时刻t，系统是正常运行的。 在时刻t系统是可用的，意味着两种可能：1）在0到t这段时间间隔内系统一直没有失败；2）在0到t这段时间间隔内，系统失效了若干次，但都被修复好了。
如果一端时间内，软件系统故障停机时间分别为td1 , td2 ,，正常运行时间分别为tu1 ,
浅谈软件系统可靠性
1 概述
近年来，随着计算机在军用与民用产品上的应用日益增多，软件缺陷所引发的产品故障，甚至灾难性事故也越来越严重， 软件故障已成为高新技术产品发展的瓶颈。在这种情况下，一旦计算机系统发生故障，则其效益就会大幅度地消减，甚至完全丧失，从而使社会生产和经济活动陷入不可收拾的混乱状态。因此可以说，计算机系统的高可靠性是实现信息化社会的关键。
计算机系统硬件可靠性方面已有六十余年的发展历史，冗余技术、差错控制、故障自动检测、容错技术和避错技术等可靠性设计技术已经成熟。相比之下， 软件可靠性的研究只有三十几年的发展历史，加上软件生产基本上仍处于作坊式的手工制作，其提高软件可靠性的技术与管理措施还处于十分不完善的状况。20 世纪70 年代末至80 年代初，软件可靠性的研究集中于对软件可靠性模型进行比较和选择。90 年代以来，软件可靠性研究工作进展较快，主要集中在软件可靠性设计、软件可靠性测试与管理以及软件可靠性数据的收集这三个方面。
2 软件可靠性的基本概念
2.1 软件可靠性的定义
1983年，美国IEEE计算机学会软件工程技术委员会对软件可靠性的定义如下：
a） 在规定的条件下，在规定的时间内，软件不引起系统失效的概率，该概率是系统输入和系统使用的函数，也是软件中存在的错误的函数；系统输入将确定是否会遇到已存在的错误。
b） 在规定的时间周期内，在所述条件下程序执行所要求的功能的能力。
软件可靠性定义中提到的“规定的条件”和“规定的时间”，在工程中有重要的意义。
定义中的“时间”有3种度量。第一种是日历时间，指日常生活中使用的日、周、月和年等计时单元；第二种是时钟时间，指从程序运行开始到运行结束所用的时、分、秒；第三种是执行时间，指计算机在执行程序时实际占用的CPU 时间。
定义中所指的“条件”，是指环境条件，包括了与程序存储、运行有关的计算机及其操作系统。
如何进行软件可靠性和稳定性保证
任何软件都需要在实际运行中保证其可靠性和稳定性。无论是科学研究的模拟程序，还是商业软件的资金管理系统，它们都需要在长时间的使用中保持稳定，且不会出现严重的故障。在软件开发的过程中，有各种方法和工具可以用来保证软件的可靠性和稳定性。本文将讨论这些方法和工具，以及关注一些软件开发者应该注意的事项。
1.测试
测试是软件开发的关键环节之一。软件测试目的在于发现潜在的软件问题，例如内存泄露、逻辑错误、数据损坏等等。软件测试通常被分为两类：手动测试和自动化测试。手动测试是由人工操作来检测软件程序和系统的功能和性能。而自动化测试则使用特定的测试框架和工具来模拟人的行为，从而测试应用程序的正确性和性能。
测试是在软件开发周期的各个阶段进行的。它通常开始于开发初始阶段，紧跟着需求规格说明书的编写。当程序代码完成之后，测试人员可以将测试用例推到软件测试过程的下一个阶段，例如系统测试或验收测试。在测试过程中，需要对软件进行全面的测试，以确保其正常运行，没有内部问题。测试可以帮助发现许多问题，例如程序中的语法错误、逻辑错误以及运行时错误等。
2. 代码审查
代码审查是软件开发的一个重要环节，目的在于检查应用程序源代码。通过代码审查，可以找出许多软件错误或潜在的问题，例如未定义的引用、类型转换错误、逻辑错误等等。代码审查的方式有很多种，例如读代码、程序插桩等。程序员可以采用在评审时检查他人的工作，这可以大大提高软件的质量。
在代码审查中，应用程序的源代码被评审或审核。代码审查通常由同事，工程经理或第三方专家完成。评审过程可以包括模块级评审，代码行级评审等。评审后，编写人员会进行一定的修改工作来寻找和解决评审发现的问题。
3.性能测试
性能测试用于评估软件系统的整体性能。它可以衡量应用程序的响应时间、吞吐量等。在性能测试过程中，可以在不同的环境下测试软件的性能和稳定性。例如，在低网络带宽的环境下测试网络应用程序。通过性能测试，可以发现性能不佳或质量问题，可以在软件向用户发布之前解决这些问题。
可靠性基础知识及可靠性分析应用
课程提纲：
第一章 可靠性基础知识
第一节:基本概念
1. 可靠性的基础概念
1.1 可靠性的基本概念
1.2故障及其分类
2. 维修性的概念
3. 可信性和可用性的概念
4. 可靠性与产品质量的关系
第二节：可靠新维修性常用度量参数
1. 可靠度函数、累积故障分布函数故障密度函数
1.1可靠度及可靠度函数
1.2累积故障分布函数
1.3故障密度函数
1.4可靠度函数与累计故障分布函数的性质
2. 故障率与浴盆曲线
2.1故障率函数
2.2浴盆曲线
2.3故障率与可靠度及故障密度函数的关系
3. 平均故障前时间与平均故障间隔时间
3.1平均故障前时间
3.2平均故障间隔时间
4. 产品的寿命特征
4.1可靠寿命
4.2使用寿命
4.3总寿命
4.4储存期限 5. 平均修复时间
第三节：可靠性设计、试验与管理
1. 可靠性设计、试验与管理的基本概念
1.1可靠性设计
1.2可靠性试验
1.3可靠性管理
2. 故障模式、影响及危害性分析
2.1FMECA实施步骤
2.2危害性矩阵
2.3FMECA主要用途
2.4影响FMECA工作效果的因素
3. 建立故障报告、分析和纠正措施系统
3.1故障报告
3.2故障分析
3.3故障纠正
第二章可靠性分析应用
第一节GJB-Z 299C-2006电子设备可靠性预计手册介绍
1. 术语
2. 电子设备可靠性预计一般程序
3.环境分类
第二节：实际产品可靠性预计
1. 环境系数确定
2. 其他系数确定
3. 查表
4. 公式计算
