秦 儉

（沈陽理工大學(xué) 遼寧 沈陽 110159）

1 引言

軟件對當(dāng)今社會的發(fā)展具有重要意義，但是影響軟件可靠性的因素眾多，譬如軟件自身特性、人為因素以及軟件工程管理等。這些因素具體可分為客觀因素與主觀因素，客觀因素包括人為或環(huán)境的影響，主觀因素則包括軟件嚴密性、復(fù)雜性、易理解性、可修改性以及可靠性等。在排查影響軟件可靠性的因素時，務(wù)必重視對主客觀的區(qū)分。

2 軟件可靠性基本概念

軟件可靠性是評測軟件多方性能的關(guān)鍵依據(jù)。具體而言，軟件的可靠性主要是指成品軟件能否在有限的資源范圍內(nèi)實現(xiàn)規(guī)定功能，有限的資源范圍指的是規(guī)定條件、指定時間、指定區(qū)間等。而規(guī)定條件能夠保障軟件的正常運行，在有限的資源范圍內(nèi)實現(xiàn)了運行效率的提升，直接與軟件運作有關(guān)的輸入條件，均可成為規(guī)定條件[1]。

另外，指定時間的主要意義在于軟件成品的實際運行，而指定功能指的是為使用者提供的定向服務(wù)，實現(xiàn)既定的運行指標(biāo)。軟件可靠性是成品軟件最為關(guān)鍵的功能之一，與軟件本身存在的缺點、使用質(zhì)量以及運行系統(tǒng)等多個組成之間存在密切關(guān)聯(lián)。近年來，國內(nèi)對軟件可靠性測試的研究更加深入，同時為可靠性概率度量設(shè)置專門的單位，并稱之為“軟件可靠度”，為軟件的可靠性測試提供便利條件[2]。

3 軟件可靠性影響因素

隨著開發(fā)人員對軟件產(chǎn)品研究的深入，發(fā)現(xiàn)其可靠性的影響因素多種多樣，但是從本質(zhì)上分析，所有的影響因素均可劃分為主觀與客觀兩大類。主觀因素就是受到軟件自身影響，而客觀因素就是受到外界環(huán)境影響，開發(fā)人員在測試軟件可靠性時務(wù)必充分重視對主客觀因素的區(qū)分與歸類。軟件可靠性的影響因素有時細小入微，開發(fā)人員敲錯一個字符都有可能對軟件可靠性造成負面影響[3]。

3.1 軟件開發(fā)人員水平

開發(fā)人員的工作能力與專業(yè)水準是影響軟件編程質(zhì)量的重要因素，因此開發(fā)人員在軟件編程的過程中應(yīng)當(dāng)積攢大量的實踐經(jīng)驗，并且不斷糾正錯誤的編程思路，以此形成正確、高效且保質(zhì)保量的軟件成品。雖然軟件開發(fā)單位對編程掌控的效果與質(zhì)量偏優(yōu)，但是不能過于依賴開發(fā)人員的個人編程能力，如果開發(fā)人員的技術(shù)水準并未達到標(biāo)準，那么極有可能影響軟件的開發(fā)質(zhì)量[4]。

3.2 軟件規(guī)模

近年來，為了響應(yīng)國家對現(xiàn)代化發(fā)展的號召，國內(nèi)很多軟件開發(fā)公司已經(jīng)著手擴大發(fā)展規(guī)模。隨著軟件開發(fā)的不斷深入，軟件研發(fā)越來越復(fù)雜，其內(nèi)容愈發(fā)繁重。基于此，及時發(fā)現(xiàn)軟件開發(fā)過程中的技術(shù)問題，尤其是軟件可靠性等問題，愈發(fā)重要。由此可見，軟件規(guī)模是軟件可靠性的影響因素之一。通過多年的研究發(fā)現(xiàn)，軟件的容錯率與軟件規(guī)模無關(guān)。具體來說，軟件開發(fā)環(huán)境和編程語言之間的差異，改變了軟件產(chǎn)品的統(tǒng)計和分析結(jié)果，促使兩者無法形成正比關(guān)系[5]。

3.3 軟件的組織結(jié)構(gòu)

從軟件的組織結(jié)構(gòu)來看，其設(shè)計邏輯相對復(fù)雜，與硬件單一的編程形式不同，軟件在編程過程中無時無刻不在變化，呈現(xiàn)出極強的動態(tài)性，軟件組織結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性對其可靠性的影響較大。結(jié)合近年來的開發(fā)實例來說，軟件組織結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性越高，軟件編程過程中出現(xiàn)錯誤或技術(shù)失誤的可能性就越大，而軟件的可靠性則隨之不斷降低。綜上所述，可以明顯感知軟件組織結(jié)構(gòu)對其可靠性的影響之深，換言之，其自身的復(fù)雜程度才是導(dǎo)致可靠性下降的真正原因[6]。

前文提到，軟件的復(fù)雜程度是導(dǎo)致其可靠性下降的真正原因，故而與產(chǎn)品本身的組織結(jié)構(gòu)存在密切關(guān)聯(lián)，但與軟件規(guī)模存在本質(zhì)差異。組織結(jié)構(gòu)主要是指精細化的系統(tǒng)概念，而軟件規(guī)模則是較為廣泛籠統(tǒng)的系統(tǒng)概念。我們可以理解為該軟件成品規(guī)模大，但是并不復(fù)雜，也就是說，軟件如果只是規(guī)模大，那么軟件的組織結(jié)構(gòu)可以是相同的組織無限復(fù)制，組織結(jié)構(gòu)之間并無差異，同樣的處理思路，同樣的系統(tǒng)運行，因此軟件規(guī)模大并非表明組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜[7]。

規(guī)模大，但不復(fù)雜，我們也可以理解為軟件內(nèi)部各子模塊結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，且較易理解，這樣一來，即使軟件規(guī)模再大，卻并不復(fù)雜。舉例來說，即使軟件成品的規(guī)模再小，但它的邏輯復(fù)雜，知識牽涉范圍較廣，通過各種途徑方可克服困難，但是促使其編程的過程更加復(fù)雜。以下即為實例理解，一個鐵水凝固過程的數(shù)值模擬軟件，該過程實際規(guī)模很小，僅需計算一個獨立單位的鐵水在特定環(huán)境下自然冷卻的時間區(qū)間，從外向內(nèi)或從內(nèi)向外各單位點的溫度隨著時間的變化曲線，但從需要考慮的因素來看，該過程其實很復(fù)雜，例如需要計算時間、位置點、外界環(huán)境、構(gòu)成部分等多種因素。由此可見，軟件組織結(jié)構(gòu)是影響軟件可靠性的重要因素之一。另外，針對不同因素有可能對軟件造成的影響，可有效加深可靠性測試。

3.4 軟件運行剖面

一般來說，軟件運行剖面可以界定軟件的運行環(huán)境，就像建筑物的橫截面一樣，可以看出其內(nèi)部構(gòu)造及環(huán)境。軟件運行剖面能夠指出軟件運行所需實際環(huán)境，而軟件的初始輸入狀態(tài)會影響系統(tǒng)狀態(tài)。為了明確軟件可靠性測試的定量與定向依據(jù)，開發(fā)人員通常會采用軟件運行剖面的形式進行初步測定，以此制作定量的軟件使用方式。

從效用角度分析，軟件運行剖面好比開發(fā)人員落實編程與設(shè)計的導(dǎo)向，在運行剖面的支持下，開發(fā)人員可有效提高軟件的生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量，進一步加快軟件的研發(fā)進度，同時確保軟件可靠性。具體而言，軟件運行剖面即為軟件可執(zhí)行操作或可能發(fā)生的概率事件的統(tǒng)稱，或者說是軟件成品的不同使用途徑。在軟件的開發(fā)編程過程中，提供的運行剖面數(shù)量越多，軟件內(nèi)部可被發(fā)現(xiàn)的遺漏點以及安全隱患數(shù)量越多。由此可見，軟件運行剖面也是軟件可靠性的影響因素之一。

從面向角度分析，運行剖面在面向使用者的同時也面向編程過程，因此直接獲取軟件的運行剖面無異于異想天開。在獲取軟件運行剖面的過程中，開發(fā)人員通常采用“金字塔”模型實施構(gòu)建，這里所說的“金字塔”實際上就是自上而下、逐級細化的分析手段，從而獲取較為完善的軟件運行剖面。具體而言，其過程就是：首先，明確用戶剖面，用戶剖面是構(gòu)建軟件運行剖面建設(shè)的基礎(chǔ)；其次，就是按照由上而下的順序?qū)⒂脩暨\用軟件的輸入空間細化為系統(tǒng)模式剖面，接著再將系統(tǒng)模式剖面劃分為功能剖面；最后，開發(fā)人員通過細致劃分，按照功能剖面的類型進行界定，最終獲取完整的軟件運行剖面。

從環(huán)境與可靠性的角度來看，當(dāng)軟件處于同一個開發(fā)環(huán)境，并且擁有同一個研發(fā)目的時，假設(shè)過程中所采用的運行剖面不同，那么該產(chǎn)品對可靠性的表現(xiàn)也將存在多處差異。通常情況下，軟件產(chǎn)品的輸入域包括R和S，實驗中的S區(qū)域存在一定的軟件缺陷，而R部分中輸入恒不激活軟件缺陷。如果運行剖面顯示，軟件單方面依靠S區(qū)域進行運作，該產(chǎn)品則永久故障，且并不具備容錯方案，久而久之，導(dǎo)致軟件的永久失效，可靠性的測試結(jié)果恒為0；換言之，如果在運行剖面中并未顯示出輸入域S，軟件始終正常運行，并未出現(xiàn)故障，則該軟件的可靠性恒為1。

3.5 軟件開發(fā)辦法

隨著新理念與新技術(shù)的介入，軟件的開發(fā)手段呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢，例如結(jié)構(gòu)化法、面向?qū)ο蠓ā⑿问交ǖ?。同一軟件可采用多種方法開發(fā)，但這樣做的劣勢在于沒有定量或定向的評判標(biāo)準，因而軟件的質(zhì)量只能在用戶端獲取，不利于及時反饋與后期修繕，因此該類軟件需要注意運用的場合與環(huán)境，或者說應(yīng)當(dāng)注意面向?qū)ο蟆?/p>

舉例來說，結(jié)構(gòu)化法自身具備簡單、實用的技術(shù)優(yōu)勢，且在國內(nèi)的應(yīng)用前景廣闊，但并不適合用于大規(guī)?；蜉^復(fù)雜的軟件開發(fā)項目，無法在短時間內(nèi)有效解決軟件的重用問題，致使軟件代碼的重復(fù)率不斷增高。如此一來，假設(shè)軟件在使用過程中，某一處地方需要改動，那么編碼便會出現(xiàn)混亂，增加了軟件維護工作的復(fù)雜程度，同時也增加了軟件可靠性的風(fēng)險。

3.6 軟件可靠性測試

軟件可靠性測試的主要目的是為了保證與驗證軟件的可靠性。從性質(zhì)上講，軟件可靠性測試屬于一種隨機測試，可結(jié)合用戶對軟件的實際使用情況進行性能及可靠性測試。目前為止，我國科研水準持續(xù)提升，對軟件可靠性的評估水平隨之增長，促使軟件的各項性能指標(biāo)均可達到相應(yīng)標(biāo)準。可靠性測試是解決軟件亂碼以及降低軟件使用風(fēng)險的有效途徑。較之普通的軟件功能測試，可靠性測試更加復(fù)雜，需要考慮的綜合性因素更多，包括功能項、輸入集、數(shù)據(jù)集以及相關(guān)概率的早期識別等。結(jié)合軟件功能點中的使用概率分布，可靠性測試的多樣性也隨之提高。

4 結(jié)語

綜上所述，軟件可靠性對于信息系統(tǒng)整體的正常運行來說具有重要意義，因此必須明確軟件可靠性的影響因素以及關(guān)鍵特性。結(jié)合上文，影響軟件可靠性的因素主要包括軟件開發(fā)人員水平、軟件規(guī)模、軟件的組織結(jié)構(gòu)、軟件運行剖面以及軟件開發(fā)辦法等。開發(fā)人員在軟件編程的過程中，務(wù)必高度重視對以上幾點因素的檢驗與測試，避免軟件可靠性在使用時受到的影響。