5.8 Методика оценки надежности проектирования

5.8.1 Расчет надежности информационной системы

Одной из важнейших характеристик качества программного изделия является надежность.

Надежность - это свойство ПИ сохранять работоспособность в течение определенного периода времени, в определенных условиях эксплуатации с учетом последствий для пользователя каждого отказа.

Работоспособным называется такое состояние ПИ, при котором оно способно выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технического задания. С переходом ПИ в неработоспособное состояние связано событие отказа.

Модели надежности подразделяются на аналитические и эмпирические, а аналитические же в свою очередь – на динамические и статические.

Аналитические модели дают возможность рассчитать количествен­ные показатели надежности, основываясь на данных тестирования.

Эмпирические модели базируются на анализе структурных особенно­стей программ (от числа межмодульных связей, количества циклов в моду­лях, прямых участков или участков ветвления в программе и т.д.).

Динамические модели (появление отказов) - поведение ПС рассмат­ривается во времени. Для динамических моделей необходимы данные о появлении отказов во времени, интервалы каждого отказа - непрерывная картина появления отказов во времени, или число отказов на интервале времени - дискретное время.

Статические модели - модели несвязанные со временем, учитывается только зависимость количества ошибок от количества тестовых прогонов или зависимость от характеристики тестовых данных. Рассмотрим одну из них.

На рисунке 5.2 приведена классификационная схема моделей надежности программного обеспечения (МНПО) на нижнем уровне которой включены модели, представляющие соответствующие группы классификации. В литературе известно гораздо больше моделей, они все подходят под приведенную классификацию, но не включены в схему, чтобы сохранить наглядность.

Рисунок 5.2 - Классификация МНПО

5.8.2 Модель Миллса

Использование этой модели предполагает необходимость перед началом тестирования искусственно вносить в программу («засорять») некоторое количество известных ошибок. Ошибки вносятся случайным образом и фиксируются в протоколе искусственных ошибок. Специалист, проводящий тестирование, не знает ни количества, ни характера внесенных ошибок до момента оценки показателей надежности по модели Миллса. Предполагается, что все ошибки (как естественные, так и искусственно внесенные) имеют равную вероятность быть найденными в процессе тестирования.

Тестируя программу в течение некоторого времени, собирается статистика об ошибках. В момент оценки надежности по протоколу искусственных ошибок все ошибки делятся на собственные и искусственные. Соотношение

, (5.1)

дает возможность оценить N — первоначальное число ошибок в программе. В данном соотношении, которое называется формулой Миллса, S - количество искусственно внесенных ошибок, n - число найденных собственных ошибок, V - число обнаруженных к моменту оценки искусственных ошибок.

Вторая часть модели связана с проверкой гипотезы от N. Предположим, что в программе имеется К собственных ошибок, и внесем в нее еще S ошибок. В процессе тестирования были обнаружены все внесенные ошибки и n собственных ошибок.

Тогда по формуле Миллса мы предполагаем, что первоначально в программе было N=n ошибок. Вероятность, с которой можно высказать такое предположение, возможно, рассчитать по следующему соотношению:

, (5.2)

Таким образом, величина С является мерой доверия к модели и показывает вероятность того, насколько правильно найдено значение N; можно сказать, что С показывает вероятность безотказной работы программы. Эти два связанных между собой по смыслу соотношения образуют полезную модель ошибок: первое предсказывает возможное число первоначально имевшихся в программе ошибок, а второе используется для установления доверительного уровня прогноза. Однако формула для расчета С не может быть использована в случае, когда обнаружены не все искусственно рассеянные ошибки. Для того случая, когда оценка надежности производится до момента обнаружения всех S рассеянных ошибок, величина С рассчитывается по модифицированной формуле:

, (5.3)

где числитель и знаменатель формулы при n<=K являются биноминальными коэффициентами вида

, (5.4)

В действительности модель Миллса можно использовать для оценки N после каждой найденной ошибки. Предлагается во время всего периода тестирования отмечать на графике число найденных ошибок и текущие значения для N. Достоинством модели являются простота применяемого математического аппарата, наглядность и возможность использования в процессе тестирования. [8]