CN104503919A - 一种软件可靠性评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软件可靠性评估方法，包括：(1)给定研制方风险α；(2)根据给定的置信度，确定评估所需的测试次数；(3)根据确定的测试次数，对软件进行测试，其中每次测试时间均为T；(4)根据下式计算出软件可靠度单侧置下限R_l：(5)根据上述得到的软件可靠度单侧置下限R_l确定出平均无故障工作时间单侧置信下限θ_l，从而获得软件可靠性评估结果：式中，T为每次测试时间。本发明可以解决现有软件可靠性评估中测试数据利用率不高，测量准确率和精度无法满足要求的问题，可以在提高软件可靠性评估的工作效率的同时，获得精确的量化可靠度指标。

Description

一种软件可靠性评估方法

技术领域

本发明涉及软件测试技术领域，具体涉及一种软件可靠性评估方法。

背景技术

软件质量的好坏直接关系到软件的使用效果和人们对软件的认可度，因此，用于有效保证软件质量的软件测试越来越得到重视，软件测试在整个软件开发周期中也占据了越来越多的时间。通常，测试人员根据预先制定的软件测试需求，对软件的功能、性能和可靠性进行测试。软件的可靠性指的是，软件产品在给定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力，是衡量软件质量好坏的核心指标。

目前，软件测试中的评估软件可靠性的方法包括：首先对软件进行长时间(例如至少为7*24小时)的高性能和多功能的测试，然后，检查软件的主要功能和性能指标是否满足软件测试需求，如果检查的结果为满足，则说明软件可靠性高，否则说明软件存在缺陷，需要进一步完善后重新评估软件的可靠性。这种基于长时间的测试来评估可靠性的方法，由于所需测试时间较长，无法及时给出可靠性的评估结果，从而无法满足紧急情况下快速评估软件的可靠性的需要，另一方面试验成本较高。

专利文献CN104156312A公开了一种评估软件可靠性的方法，其包括计算软件中每个软件模块的缺陷率和使用率，再根据获得的各软件模块的缺陷率和使用率，计算软件中每个软件模块的失效率；然后根据获得的各软件模块的失效率，计算软件的失效率；最后根据获得的软件的失效率和预先设置的软件的失效率与软件可靠性等级的对应关系，确定软件可靠性等级。

上述技术方案可以较方便和快速地得出软件可靠性的评估结果，提高了软件测试的效率，一定程度上满足了需要快速评估软件的可靠性的需要。但是，该方案对软件评估的精度不高，仅是定性的测量，无法满足对软件可靠度精确测量，以获得量化指标的要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种软件可靠性评估方法，解决现有软件可靠性评估中测试数据利用率不高，测量准确率和精度无法满足要求的问题，可以在提高软件可靠性评估的工作效率的同时，获得精确的量化可靠度指标，同时降低软件可靠性评估成本。

为实现上述目的，按照本发明，其提供的一种软件可靠性评估方法，用于测量软件的平均无故障工作时间指标，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)给定研制方风险α，其作为评估的显著性水平，并进而得到给定的软件置信度为1-α；

(2)根据上述给定的置信度，确定评估所需的测试次数，其中最低测试次数为N，最低的成功测试次数为n；

(3)根据上述确定的测试次数，选定测试用例对软件进行测试，其中每次测试时间均为T；

(4)根据下式计算出软件可靠度单侧置下限R_l：

$\underset{i=0}{\overset{N-n}{\mathrm{\Σ}}}\left(\begin{array}{c}N\\ i\end{array}\right){(1-R_l)}^i{R}_l^{N-i}=\mathrm{\α}$

(5)根据上述得到的软件可靠度单侧置下限R_l确定出平均无故障工作时间单侧置信下限θ_l，从而获得软件可靠性评估结果：

${\mathrm{\θ}}_l=-\frac{T}{\ln R_l}$

式中，T为每次测试时间。

作为本发明的改进，所有测试均成功的零失败方案的最低测试次数为：

$N=\left[\frac{\ln \mathrm{\α}}{\ln R_l}\right]+1$

式中，

作为本发明的改进，上述给定研制方风险为10％，20％或30％，优选为20％。

作为本发明的改进，每次测试时间T在6h至10h范围内，优选为8h。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明方法中仅使用测试次数作为测试数据即可准确获得平均无故障工作时间单侧置信下限，从而精确评估软件的可靠性；

(2)本发明方法无需对软件进行分模块评估，减小了由于分别测量带来的精度损失影响，精度更高；

(3)本发明方法指需要在满足最低测试次数的基础上即可进行评估，时间短，可靠性好，精度和效率大大提高。

附图说明

图1为按照本发明实施例所构建的评估方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

按照本发明实施例所构建的软件评估方法中，

首先，根据需要的给定软件的平均无故障工作时间指标θ_l的等级，制定相应的给定研制方风险为α(即显著性水平)，在此的情况下，依据置信度C＝1-α，在每次测试时间为T时，从而可确定出软件的可靠度置信下限为：

R_l＝exp(-T/θ_l)   (1)

式中，R_l-可靠度单侧置信下限，α-显著性水平，T-每次测试时间。

例如某软件的平均无故障工作时间指标为θ_l≥5000h，依据GJB899A，通常情况下研制方风险α和使用方风险β相等，常取的值有10％、20％、30％。取α＝20％，每次测试时间为8h。根据公式(1)得到该软件的可靠度置信下限为：R_l＝99.8％。

其次，依据抽样原理，使用下式确定出相应的可靠性统计试验方案(N，n)，N为要求的最低测试次数，n为成功的最低测试次数。

$\underset{i=0}{\overset{N-n}{\mathrm{\Σ}}}\left(\begin{array}{c}N\\ i\end{array}\right){(1-R_l)}^i{R}_l^{N-i}=\mathrm{\α}---\left(2\right)$

式中，R_l-可靠度单侧置信下限，α-显著性水平，N-软件测试次数，n-成功测试次数。

本实施例中，如果每次测试均成功时，即n＝N时，确定出零失败方案(N，N)的最低测试次数为：

$N=\left[\frac{\ln \mathrm{\α}}{\ln R_l}\right]+1---\left(3\right)$

式中，式中，R_l-可靠度单侧置信下限，α-显著性水平，表示取整运算，只取该计算结果的整数部分。

表1为实际测试中不同的研制方风险α下，最低试验次数和最低失效次数的数据值。

表1最低试验次数和最低失效次数

然后，约定测试条件，选定测试用例对软件进行测试，用以收集评估所需数据。本实施例中根据上述优选的测试要求，软件优选共测试1510次，失效次数为1次。

然后，根据收集的软件测试数据，包括总测试次数N和测试成功次数n，依据抽样原理，在给定研制方风险为α(即显著性水平)的情况下，使用下式计算出置信度为1-α的软件可靠度单侧置下限为：

$\underset{i=0}{\overset{N-n}{\mathrm{\Σ}}}\left(\begin{array}{c}N\\ i\end{array}\right){(1-R_l)}^i{R}_l^{N-i}=\mathrm{\α}---\left(4\right)$

式中，R_l-可靠度单侧置信下限，α-显著性水平，N-软件测试次数，n-成功测试次数。

本实施例中，具体来说，N＝1510，n＝1509，α＝20％，根据公式(4)得到该软件在置信度为80％的条件下的可靠度单侧置信下限为99.8018％。

最后，根据每次测试时间和确定的可靠度单侧置信下限，依据下式计算出置信度为1-α的平均无故障工作时间单侧置信下限：

${\mathrm{\θ}}_l=-\frac{T}{\ln R_l}---\left(5\right)$

式中，θ_l-平均无故障工作时间单侧置信下限，T-每次测试时间。

本实施例中，优选测试实际T＝8h，R_l＝99.8018％，根据公式(5)得到该软件在置信度为80％的条件下的平均无故障工作时间单侧置信下限为：4032.33h。

本发明中，测试时间并不限于上述数值，实际上可以根据具体需要进行选择，例如可以为6h至10h。

本发明的评估方法使用的数据为软件测试次数，每次测试时间相同，每次测试中遇到一次软件异常视为本次测试失败；数据来源为基于软件工程化设计中的测试数据；评估软件可靠性水平时，先评估软件的可靠度，再评估软件的平均无故障工作时间。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种软件可靠性评估方法，用于测量软件的平均无故障工作时间指标，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)给定研制方风险α，其作为评估的显著性水平，并进而得到给定的软件置信度为1-α；

(2)根据上述给定的置信度，确定评估所需的测试次数，其中最低测试次数为N，最低的成功测试次数为n；

(3)根据上述确定的测试次数，选定测试用例对软件进行测试，其中每次测试时间均为T；

(4)根据下式计算出软件可靠度单侧置下限R_l：

$\underset{i=0}{\overset{N-n}{\mathrm{\Σ}}}\left(\begin{array}{c}N\\ i\end{array}\right){(1-R_l)}^i{R}_l^{N-i}=\mathrm{\α}$

(5)根据上述得到的软件可靠度单侧置下限R_l确定出平均无故障工作时间单侧置信下限θ_l，从而获得软件可靠性评估结果：

${\mathrm{\θ}}_l=-\frac{T}{1n{R}_l}$

式中，T为每次测试时间。

2.根据权利要求1所述的软件可靠性评估方法，其中，所有测试均成功的零失败方案的最低测试次数为：

$N=\left[\frac{1\mathrm{n\α}}{1n{R}_l}\right]+1$

式中，表示取整运算。

3.根据权利要求1或2所述的软件可靠性评估方法，其中，上述给定研制方风险为10％，20％或30％，优选为20％。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的软件可靠性评估方法，其中，每次测试时间T在6h至10h范围内，优选为8h。