Тема 10.Методы разработки устойчивого кода (лекция 15)

10.1. Классификация проблем, возникающих при работе программных систем

Данная лекция посвящена внешним эффектам, проявляющихся в результате наличия дефектов в работающей программной системе. Эти эффекты различаются в первую очередь по степени серьезности последствий от проявления дефекта и времени нахождения системы в неработоспособном состоянии.

Первое проявление дефекта – сбой в работе системы. Сбои имеют небольшую продолжительность во времени и могут быть устранены без длительных процедур восстановления. Как правило, сбой вызывает либо кратковременную порчу данных пользователя без прекращения работы всей системы в целом. Последствия сбоя могут быть существенными с точки зрения пользователя, особенно если данные являются критически важными, однако бесперебойная работа системы не нарушается.

Отказ – более серьезное проявление дефекта в системе, при котором вся система или ее часть выходят из строя, выходя при этом из работоспособного состояния, т.е. состояния в котором все аспекты функционирования системы соответствуют требованиям. В случае отказа системы для ее возврата к нормальному функционированию требуется вмешательство оператора. Для программных систем причиной отказа может служить скрытый дефект, проявляющихся только с течением большого промежутка времени (переполнение внутреннего счетчика времени, переполнение данных и т.п.).

Авария – отказ системы, при котором система выходит из строя таким образом, что восстановление ее работоспособного состояния либо невозможно, либо занимает весьма значительное время. В случае программных систем можно избежать возникновения аварийных ситуаций при помощи полного дублирования системы как про выполняемому программному коду, так и по данным.

Сбои и отказы являются причиной отказных ситуаций, т.е. ситуаций в которых работоспособное состояние системы нарушается временно. Аварии являются причиной аварийных ситуаций, т.е. ситуаций, в которых работоспособное состояние системы нарушается навсегда или на длительный срок.

10.1.1. Сбои

Можно выделить следующие три вида сбоев, вызывающих отказные ситуации:

• Сбои в системном программном обеспечении – возникают при нештатном использовании системных средств – операционной системы, системы управления базами данных и т.п. Как правило, последствия данных сбоев наиболее тяжелые. В некоторых случаях возможна полная потеря, как данных системы, так и данных о состоянии системы на момент сбоя – дампов. Такие случаи наиболее сложны для диагностики и исправления.

• Сбои в приложении – возникают при недостаточном качестве тестирования прикладной системы, либо при нештатном ее использовании. Как правило, сбор информации о таких сбоях возможен средствами самого приложения. В критических случаях, например при полном крахе приложения возможен сбор о его информационном окружении средствами операционной системы, либо операционной среды, под управлением которой работает приложение.

• Сбои - следствие неверной технологии использования – возникают при неправильном (непредусмотренном) порядке действий пользователя при работе с системой. Сбои, наиболее сложные для анализа и устранения – их проявления могут заключаться не в отказах системы, а в ее действиях, неправильных или неочевидных с точки зрения пользователя. При этом не происходит автоматической рассылки информации разработчикам, единственная информация, на которую приходится опираться – обратная связь от пользователей. Устранение причин этих сбоев может вестись по нескольким направлениям. Следует отметить следующие: а) доработка руководства пользователя – не всегда эффективно, поскольку внимательно читает руководство лишь небольшое количество пользователей; б) привлечение к разработке специалиста по автоматизируемой предметной области и/или специалиста по эргономике – это позволит сделать пользовательский интерфейс системы более удобным и понятным.

Для классификации сбоев по категориям выделим следующие параметры сбоя:

Точка возникновения сбоя – строка или оператор программного кода, вызвавший отказную ситуацию. Данный оператор может находиться в коде системных библиотек, либо в коде приложения пользователя. Вовсе не обязательно, что сбой вызван именно этим оператором, но при помощи анализа окружения вызова и исходных текстов программ обычно удается обнаружить причину отказа.

Информационное окружение системы в момент сбоя – состояние системы в момент сбоя. К информационному окружению в данном случае относятся данные, которые могут помочь при анализе причины сбоя и его устранении – например, состояние стека, значение переменных окружения, пользовательской сессии и т.п. Данный набор параметров позволяет проследить ход выполнения программы, который привел к ее сбою и оценить несоответствия в данных, которые могли привести к сбою.

Наличие и тип сообщения о сбое – сообщение о сбое может быть создано автоматическим модулем оповещения о сбоях, и содержать вышеуказанную информацию, а может создаваться пользователем вручную. Если исходить из допущения, что автоматически создаваемые сообщения посылаются разработчику всегда в случае сбоев, не приводящих к полному краху системы и вызывающих нештатное поведение системы с точки зрения операционной среды, либо системы времени выполнения, то эта информация также помогает оценить тип сбоя.

В табл. 7 приведена классификация типов сбоев по указанным выше признакам:

Таблица 8 Классификация типов сбоев системы

Тип сбоя Параметры сбоя	Сбой в системном ПО	Сбой в прикладном ПО	Сбой из-за неверной технологии
Точка возникновения сбоя	Системные библиотеки или Приложение	Приложение	Неприменимо
Информационное окружение	Ненормальное	Ненормальное	Нормальное
Сообщение о сбое	Пользовательское или автоматическое	Автоматическое	Пользовательское