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1、北京航空航天大学可靠性与系统工程学院北京航空航天大学可靠性与系统工程学院 2012/5/72012/5/7 软件可靠性测试软件可靠性测试 比如某一程序有一个整型输入变量比如某一程序有一个整型输入变量X X，有效取值区间，有效取值区间 为为1,101,10 设计如下测试数据：设计如下测试数据：0 0，1 1，5 5，1010，1111进行测试进行测试 如果在边界上和边界外软件处理错误的话，如果在边界上和边界外软件处理错误的话， 测试运行的正确率（成功率）是多少？测试运行的正确率（成功率）是多少？ 该数值能代表实际使用时的可靠性水平吗？该数值能代表实际使用时的可靠性水平吗？ 为什么？为什么？ 怎样
2、才能测出接近实际的可靠性水平呢？怎样才能测出接近实际的可靠性水平呢？ 前面所述的测试结果能给出可靠性的评估值吗？前面所述的测试结果能给出可靠性的评估值吗？ 2 在在规定的条件下规定的条件下，在，在规定的时间内规定的时间内软件软件不引起失效不引起失效的的 概率概率。该概率。该概率是系统输入和系统使用的函数是系统输入和系统使用的函数，也是软，也是软 件中件中存在的缺陷的函数存在的缺陷的函数。系统输入将确定是否遇到已。系统输入将确定是否遇到已 存在的缺陷（如果有缺陷存在的话）。存在的缺陷（如果有缺陷存在的话）。 规定的条件：规定的条件： 软件运行的软、硬件环境软件运行的软、硬件环境 软件操作剖面：软
3、件运行的输入空间及其概率分布软件操作剖面：软件运行的输入空间及其概率分布 规定的时间：规定的时间： 执行时间执行时间 日历时间日历时间 时钟时间时钟时间 什么是软件可靠性什么是软件可靠性 3 掌握软件可靠性测试基本概念掌握软件可靠性测试基本概念 掌握构造软件操作剖面的基本方法掌握构造软件操作剖面的基本方法 了解如何生成软件可靠性测试数据了解如何生成软件可靠性测试数据 掌握软件失效数据的种类掌握软件失效数据的种类 目标目标 4 软件可靠性测试基本概念软件可靠性测试基本概念 软件可靠性操作剖面构造的基本方法软件可靠性操作剖面构造的基本方法 软件失效数据收集软件失效数据收集 软件可靠性测试实例软件可
4、靠性测试实例 内容内容 5 1 软件可靠性测试基本概念软件可靠性测试基本概念 6 软件可靠性测试的基本概念软件可靠性测试的基本概念 1.1. 为什么要进行软件可靠性测试？为什么要进行软件可靠性测试？ 2.2. 什么是软件可靠性测试？和一般测试有何异同？什么是软件可靠性测试？和一般测试有何异同？ 3.3. 软件可靠性测试分类软件可靠性测试分类 4.4. 软件可靠性测试流程软件可靠性测试流程 7 软件具有明确的可靠性定量要求，并需要进行验证软件具有明确的可靠性定量要求，并需要进行验证 需要评估一个软件的可靠性定量水平需要评估一个软件的可靠性定量水平 希望高效地达到可靠性目标要求希望高效地达到可靠性
5、目标要求 什么情况下需要进行软件可靠性测试？什么情况下需要进行软件可靠性测试？ 对软件可靠性进行 8 为了达到和为了达到和/ /或验证软件的可靠性定量要求而对软件或验证软件的可靠性定量要求而对软件 进行的测试进行的测试 主要特征：按照主要特征：按照用户实际使用软件的方式用户实际使用软件的方式测试软件测试软件 软件可靠性测试软件可靠性测试 9 用操作剖面和输入规律决定测试数据用操作剖面和输入规律决定测试数据 软件可靠性增长测试软件可靠性增长测试 测试目的：发现程序中影响软件可靠性的故障，并测试目的：发现程序中影响软件可靠性的故障，并排除故障排除故障 实现实现软件可靠性增长软件可靠性增长 实施阶段
6、：软件系统测试阶段的末期实施阶段：软件系统测试阶段的末期 软件可靠性验证测试软件可靠性验证测试 测试目的：测试目的：验证验证在给定的统计置信度下，软件当前的可靠性在给定的统计置信度下，软件当前的可靠性 水平是否满足水平是否满足用户的要求用户的要求 实施阶段：软件验收阶段实施阶段：软件验收阶段 软件可靠性测试分类软件可靠性测试分类 10 软件可靠性测试流程软件可靠性测试流程 软件可靠性增长测试软件可靠性增长测试 软件可靠性验证测试软件可靠性验证测试 构造操作剖面构造操作剖面 生成测试数据生成测试数据 测试运行测试运行 测试结果分析测试结果分析 被测软件被测软件 排错与回归测试排错与回归测试可靠性
7、评估可靠性评估 可靠性进展分析可靠性进展分析 停止测试停止测试 达到要求达到要求 没达到要求没达到要求 确定验证测试统计方案确定验证测试统计方案 构造操作剖面构造操作剖面 生成测试数据生成测试数据 测试运行测试运行 测试结果分析测试结果分析 接收接收/拒收判决拒收判决 可靠性评估可靠性评估 可靠性要求可靠性要求 11 比较项目比较项目 软件可靠性增长测试软件可靠性增长测试 一般软件测试一般软件测试 测试目的测试目的 评估软件可靠性评估软件可靠性水平水平 有效有效实现软件可靠性增长实现软件可靠性增长 发现软件的故障发现软件的故障 测试效率测试效率 达到达到可靠性可靠性要求要求较快较快 达到可靠性
8、要求达到可靠性要求较慢较慢 测试数据测试数据 生成生成方法方法 基于使用的基于使用的测试测试， 根据软件的根据软件的使用状况使用状况构造操作构造操作 剖面然后生成测试用例剖面然后生成测试用例 基于需求基于需求/结构的结构的测试测试， 根据软件的根据软件的需求或结构需求或结构生成测试生成测试 用例用例 数据收集数据收集 需要收集测试输出结果和失效需要收集测试输出结果和失效 时间等数据时间等数据 只需收集测试输出结果只需收集测试输出结果 数据分析数据分析 通过通过失效数据失效数据进行可靠性分析进行可靠性分析 根据根据用例执行情况用例执行情况进行需求进行需求/结结 构覆盖分析构覆盖分析 测试停止准则
9、测试停止准则 满足可靠性要求满足可靠性要求 功能功能/性能性能测试：需求覆盖测试：需求覆盖100100% 结构测试结构测试：语句覆盖：语句覆盖100100%、 分支覆盖分支覆盖100100%或满足其它结构或满足其它结构 覆盖要求覆盖要求 软件可靠性测试与一般测试的比较软件可靠性测试与一般测试的比较 12 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 00.10.20.30.40.5 传统的测试传统的测试 操作剖面驱动的测试操作剖面驱动的测试 软件可靠性测试比传统测试更快接近软件可靠性测试比传统测试更快接近目标值目标值 失效率失效率 / /失效率目标值失效率目标值 百万次呼叫百万次呼叫Mca
10、llsMcalls 13 2 构造软件操作剖面构造软件操作剖面 14 剖面剖面：一组独立的称之为元素的可能情况和与之相关：一组独立的称之为元素的可能情况和与之相关 的发生概率，所有元素的概率和为的发生概率，所有元素的概率和为1 1 设设A A、B B、C C是相互独立的元素，某一时刻其发生的概率分别是相互独立的元素，某一时刻其发生的概率分别 为：为：60%60%、30%30%、10%10%，则此时的剖面为：，则此时的剖面为： A,0.6A,0.6、B,0.3B,0.3、 C,0.1C,0.1、 操作剖面操作剖面： MusaMusa给出的定义：指给出的定义：指一组操作及其发生的概率一组操作及其发
11、生的概率 操作操作：是一个主要的系统逻辑任务，持续时间短，结束时将：是一个主要的系统逻辑任务，持续时间短，结束时将 控制权交还给系统，并且它的处理与其它操作有显著不同控制权交还给系统，并且它的处理与其它操作有显著不同 操作剖面的概念操作剖面的概念 15 操作剖面的构造过程操作剖面的构造过程 确定操作的发起者 确定操作模式 选择表格或图形表示法 创建操作列表 确定出现率 确定出现概率 16 操作模式操作模式 系统使用的不同模式系统使用的不同模式 需要单独测试的环境条件的集合需要单独测试的环境条件的集合 可能产生不同操作模式的因素可能产生不同操作模式的因素 一周的某天或一天的某段时间（主要时间与次
12、要时间）一周的某天或一天的某段时间（主要时间与次要时间） 一年的某段时间（金融系统的年末财政结算）一年的某段时间（金融系统的年末财政结算） 业务量水平业务量水平 不同的用户类型（可能会以相同的方式使用系统的用户集合）不同的用户类型（可能会以相同的方式使用系统的用户集合） 用户的经验（专家和新手对系统的使用是不同的）用户的经验（专家和新手对系统的使用是不同的） 系统的成熟度（数据库总数据量）系统的成熟度（数据库总数据量） 精简的系统能力（对所有操作，或只对特定操作）精简的系统能力（对所有操作，或只对特定操作） 步骤步骤1 1确定操作模式确定操作模式 17 根据不同的用户类型可以确定四个操作模式：
13、根据不同的用户类型可以确定四个操作模式： 站务站务负责整个负责整个BBSBBS站点的管理工作，如开设版面、审核用站点的管理工作，如开设版面、审核用 户等。户等。 版务版务负责一个或多个版面的管理工作，如文章加精、置负责一个或多个版面的管理工作，如文章加精、置 底、制作合集等。底、制作合集等。 用户用户BBSBBS注册用户，可执行发贴、投票、竞选版务注册用户，可执行发贴、投票、竞选版务/ /站务站务 等操作。等操作。 游客游客未注册人员，仅能浏览未注册人员，仅能浏览BBSBBS的公开版面，不能执行发的公开版面，不能执行发 帖等操作。帖等操作。 操作模式示例操作模式示例BBSBBS系统系统 18
14、高峰时段高峰时段 很大的呼叫和拨号通信量，很大的呼叫和拨号通信量，不执行管理和检查操作不执行管理和检查操作 主要时段主要时段 一般的呼叫和拨号通信量，一般的呼叫和拨号通信量，执行管理操作，但不执行检查操执行管理操作，但不执行检查操 作作 低谷时段低谷时段 较低的呼叫和拨号通信量，较低的呼叫和拨号通信量，较少的管理操作，大量执行检查较少的管理操作，大量执行检查 操作操作 操作模式示例操作模式示例电话系统电话系统 19 通过操作的发起者能够通过操作的发起者能够系统地系统地得到软件的操作得到软件的操作 操作的发起者操作的发起者 系统用户系统用户 外部系统外部系统 系统自身的控制程序系统自身的控制程序
15、 步骤步骤2 2确定操作的发起者确定操作的发起者 20 根据用户类型可以确定根据用户类型可以确定BBSBBS系统的操作发起者包括站系统的操作发起者包括站 务、版务、用户和游客。除此之外，务、版务、用户和游客。除此之外，BBSBBS系统定期系统定期 （每月或每季度一次）会进行数据库的备份操作，（每月或每季度一次）会进行数据库的备份操作，因因 此系统控制器也是一个操作发起者此系统控制器也是一个操作发起者。 发起者示例发起者示例BBSBBS系统系统 21 操作剖面表格表示法操作剖面表格表示法 由操作及其相关概率构成表格，如下表所示由操作及其相关概率构成表格，如下表所示 操作可以用很少的属性表示时选用操作可以用很少的属性表示时选用 当前应用较广泛当前应用较广泛 步骤步骤3 3选择表格或图形表示法选择表格或图形表示法 操作操作 发生概率发生概率 标准外部拨号标准外部拨号 0.56 标准内部拨号标准内部拨号 0.24 缩位外部拨号缩位外部拨号 0.02 缩位内部拨号缩位内部拨号 0.18 22 操作剖面图形表示法操作剖面图形表示法 操作需要由多个属性来表示时选用操作需要由多个属性来表示时选用 每个操作为：图中的一条路径每个操作为：图中的一条路径 每个属性值都有一个关联的发生概每个属性值都有一个
