Дипломная работа: Разработка программно–алгоритмических средств для определения надёжности программного обеспечения на основании моделирования работы системы типа "клиент–сервер"

взаимодействие ПО с внешней средой (программно–аппаратная средства, трансляторы, ОС). Этот фактор вносит наименьший вклад в надежность ПО при современном уровне надежности аппаратуры, ОС и компиляторов;

взаимодействие с человеком (разработчиком и пользователем) (см. например метрику Холстеда);

организация ПО (проектирование, постановка задачи и способы их достижения и реализации) и качество его разработки. Этот фактор вносит наибольший вклад в надежность;

тестирование.

В соответствии с этим способы обеспечения и повышения надежности ПО могут быть следующими:

усовершенствование технологии программирования (например, формальное описание этапов программирования при помощи языка UML);

выбор алгоритмов, не чувствительных к различного рода нарушениям вычислительного процесса (использование алгоритмической избыточности);

резервирование программ – N–версионное программирование;

верификация и валидация программ с последующей коррекцией.

1.3 Выводы

На основе сделанного обзора можно констатировать: на сегодняшний день отсутствует общее решение проблемы надежности ПО и есть много частных решений, не учитывающие такие существенные факторы как интенсивность внесения и устранения ошибок в программе, время разработки ПО. Ни одна из моделей не может считаться достаточной для оценки надежности. Таким образом, сегодняшний уровень понимания проблемы надежности, в основном качественный, позволяет нам рассматривать программу как черный ящик с поступающими ему на вход данными и внешними воздействиями, а на выходе выдающий нам поток ошибок, устраняемый с большим или меньшим успехом. Стоит актуальная задача построения более совершенных моделей. В данной дипломной работе предлагается модель, основанная на марковской теории систем массового обслуживания (СМО), с решением задачи появления и устранения ошибок в программе как марковского процесса гибели и размножения с непрерывным временем и нахождением его характеристики.

2. Теоретическая часть

2.1 Существующие модели надежности ПО

Прогнозирование надежности ПО в процессе его эксплуатации осуществляется на основе математических моделей надежности программ.

В работе [11] приведены вероятностные модели надежности. Теория надежности для аппаратного обеспечения развита довольно хорошо, и, как показано выше, есть применить ее и к надежности ПО. В этих моделях ищется число ошибок, оставшихся в программе. Это необходимо знать для завершения процесса тестирования, и оценки стоимости сопровождения, которая пропорциональна количеству оставшихся в программе ошибок. Также эти модели позволяют находить надежность программы, которая понимается как вероятность, что программа будет функционировать без ошибок в течение заданного интервала времени, а также – среднее время между отказами программы.

В [20] дается классификация моделей надежности ПО. Наиболее известных моделей надежности ПО в настоящее время существует около десятка, поэтому в данной работе они сгруппированы по признакам. В качестве классификационных признаков выбраны следующие (рис.6):

временная структура процессов проявления ошибок в ПО (время появления ошибки, количество ошибок за заданный интервал времени);

сложность программы (мера сложности ПО – длина, количество функций или модулей, данных и т.п.);

разметка ошибок (искусственное внесение в ПО известных ошибок);

структура пространства входных данных;

структура текста программы (распределение ошибок по тексту программы).

Рисунок 6 – Классификация моделей надежности ПО

Как показано в [19] на практике простейшие, элементарные ошибки программ и данных могут приводить к катастрофическим последствиям при функционировании ПО. В то же время, крупные системные дефекты могут только несколько ухудшать эксплуатационные характеристики ПО. Поэтому невозможно ранжировать типы первичных ошибок по степени влияния на надежность и следует одинаково тщательно относиться к их обнаружению и устранению.

Статистика ошибок в комплексных программах и их характеристики могут служить ориентиром для разработчиков при распределении усилий на отладку и предохранять их от излишнего оптимизма при оценке достигнутого качества и надежности ПО. Они помогают:

оценивать реальное состояние проекта и планировать необходимые трудоемкость и длительность до его завершения;