探析計算機軟件可靠性設計

摘 要：本文論述了軟件可靠性設計的基本概念、可靠性的影響因素、軟件質量的可靠性參數和軟件可靠性設計方法。

關鍵詞：計算機軟件；可靠性設計

中圖分類號：TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 14-0000-01

一、計算機網絡可靠性的概念

網絡的可靠性是指網絡系統在規定條件下和規定時間內，完成規定功能的能力。網絡系統的功能通常是用網絡系統的各項指標（如吞吐量、阻塞率）給出，網絡系統要求實現的功能越多，則其高可靠性的設計也越困難。網絡系統在保證其連通的前提下，應最大限度的滿足用戶正常通信要求。

軟件產品和硬件產品基本一樣。在軟件的整個壽命周期內，軟件的可靠性工作也是至關重要的。軟件的壽命周期是指從提出軟件任務開始，到它完成用戶所要求的任務或使命，因陳舊而被停止或者廢棄為止的整個時間歷程，軟件的這個壽命周期包括了以下五個階段：一階段提出要求/規格說明，二階段是設計，三階段是實現，四階段是檢驗，五階段是維護，其中前四個階段屬于軟件開發期，維護階段為軟件使用期。在軟件壽命周期內，軟件可靠與否直接影響到用戶工作效率。

二、計算機網絡可靠性的影響因素

（一）用戶設備對網絡可靠性的影響

1.用戶設備對計算機網絡可靠性的影響

用戶終端是直接面向用戶的設備，其可靠性至關重要，也是計算機網絡可靠與否的關鍵所在。用戶終端交互能力越高，其網絡可靠性也越高。

2.傳輸交換設備對計算機網絡可靠性的影響

在計算機網絡建設、運行的過程中，布線系統對計算機可靠性的影響最大、最難查找。如果線路在網絡使用過程中出現問題，那么與其相連的用戶就不能正常工作，且對故障的排查工作非常耗時。

（二）網絡管理對網絡可靠性的影響

管理帶來安全風險包括混亂的管理、權限分配不明顯、安全管理制度不健全和可操作性的缺乏等。一旦網絡受到不明攻擊或破壞時，如果不能有效對其進行管理和制止，將帶來巨大損失和災害。

三、軟件質量的可靠性參數

（一）系統平均不工作間隔時間（MTBSD或MTBD）

設軟件正常工作的總時間是a，系統由于軟件故障的原因而停止工作的次數為a，那么定義TBSD=Tv/（a+1）。在這個等式中，TBSD稱為系統平均不工作間隔時間；Tv稱為軟件正常工作的時間總和（h）；a則稱為系統由于軟件故障的原因而停止工作的次數。系統的平局不工作間隔時間直接反映了系統的穩定性。

（二）MTTR

當軟件出現缺陷后，MTTR反應了其采取對策效率。MTTR也反映出設計軟件企業或公司對其用戶的責任心。在線系統MTTR要求在2天內，變差系數應小于1。MTTR也應小于7天，變差系數小于1。

（三）可用度（設為A）

設軟件正常工作總時間為Tv，由于軟件出現問題，導致系統不工作時間為TD，則可用度A定義：A=TV/（TV+TD），亦可將等式表達成A=TBD/（TBD+TDT）。它直接反映了系統穩定性。在等式當中，TBD是前面所說的系統平均不工作間隔時間，TDT稱為平均不工作時間，也稱MDT（h）。生產用計算機系統對A要求達到99.8%；銀行計算機系統對A要求在99.9%以上。

（四）平均不工作時間（MDT）

平均不工作時間指由于軟件出現了故障，導致系統不工作的平均時間。在線系統要求MDT不能超過10分鐘，其他的系統的MDT在30分鐘內。

（五）在一定的時期內系統不工作的次數

由于軟件出現的種種問題導致軟件停止工作，且必須由用戶再次將軟件啟動，才能繼續正常運行的次數。

（六）偶然故障率

在軟件設計公司將設計好的軟件交付給用戶使用了四個月后，稱偶然故障期，偶然故障期的單位以沒1000h故障數為基準，它對軟件處于正常工作狀態下的質量有直接反應。對偶然故障率的要求不能超過1，即每1000個小時內的故障不能多于1個。

（七）處理能力

軟件處理能力有多種，可以用每小時平均處理文件數量、每項工作需要多少秒的反應時間等來表示，根據具體需要而定。這項指標可以在評價軟件及系統的經濟效益時來進行衡量。

（八）使用方誤用率

使用方誤用指使用軟件用戶不按照軟件的相關使用守則造成的使用錯誤。在總使用次數中，使用方誤用率指使用者在使用的總次數中誤用的次數所占的百分率。導致用戶誤用的原因之一是用戶對軟件的使用說明理解不深，操作不熟練，或沒講清使用說明引起的使用誤解。

（九）初期故障

初期故障定義為在軟件交付給用戶使用后三個月內出現故障。軟件設計的好與壞、軟件規模的檢查、軟件調試是否徹底等因素影響初期故障率大小。

（十）用戶提出的補充要求數量

用戶所提出的補充要求越多，說明軟件設計越沒有滿足用戶需要，即使有些要求是特定用戶一些特定要求，但生產方為能更好地為大眾服務，應盡力滿足他們要求。

四、計算機網絡可靠性的設計策略

網絡管理師計算機網絡可靠性設計的主要方向。一個大型的計算機網絡結構較復雜、規模較大，要保證信息完整性和完全性，要減少錯誤的發生，要提高網絡管理技術，加強管理的設計理念。軟件的缺陷可導致錯誤并造成系統的故障，因此，缺陷是一切錯誤的根源。為提高軟件可靠性，減少軟件中缺陷可采取兩種方法：

一是容錯設計。計算機網絡可靠性中的容錯設計分為網絡中心和并行主干。容錯設計途徑：采取并行計算機網絡和網絡中心的方法，將每個用戶終端和服務器同時連接到兩個計算機網絡中心上；加強軟件的健壯性；使程序設計得能緩解錯誤影響，不造成死鎖或崩潰后果，并能指出錯誤源。恢復塊法，給需要作容錯處理的基本塊提供備份塊，并附加錯誤檢測和恢復措施。計算機網絡設計時，應采用具有模塊化結構和熱播功能的網絡設備。可擁有靈活的組網方式，在不切斷電源情況下，及時更換故障模塊，提高計算機網絡系統長時間連續工作能力和網絡系統的容錯能力。二是計算機網絡多層次體系結構設計。為保證計算機網絡的安全可靠，可采取多層次的體系結構設計，又稱模塊化設計，網絡的容量可隨網絡特點而不斷增加和擴大。它是通過把程序要求分成若干獨立、更小的程序要求或模塊化的功能要求，對每一個更小的程序和模塊，可分別編程和測試，使得模塊間高度分離。

五、結語

網絡的可靠性處于發展階段，對于軟件的可靠性設計還需要不斷研究，給網絡用戶安全可靠的網絡環境，拓展用戶的知識層面，將促進社會發展。