探析计算机软件可靠性设计

摘 要：本文论述了软件可靠性设计的基本概念、可靠性的影响因素、软件质量的可靠性参数和软件可靠性设计方法。 关键词：计算机软件;可靠性设计 一、计算机网络可靠性的概念

网络的可靠性是指网络系统在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。网络系统的功能通常是用网络系统的各项指标(如吞吐量、阻塞率)给出，网络系统要求实现的功能越多，则其高可靠性的设计也越困难。网络系统在保证其连通的前提下，应最大限度的满足用户正常通信要求。

软件产品和硬件产品基本一样。在软件的整个寿命周期内，软件的可靠性工作也是至关重要的。软件的寿命周期是指从提出软件任务开始，到它完成用户所要求的任务或使命，因陈旧而被停止或者废弃为止的整个时间历程，软件的这个寿命周期包括了以下五个阶段：一阶段提出要求/规格说明，二阶段是设计，三阶段是实现，四阶段是检验，五阶段是维护，其中前四个阶段属于软件开发期，维护阶段为软件使用期。在软件寿命周期内，软件可靠与否直接影响到用户工作效率。 二、计算机网络可靠性的影响因素 (一)用户设备对网络可靠性的影响

1.用户设备对计算机网络可靠性的影响

用户终端是直接面向用户的设备，其可靠性至关重要，也是计算机网络可靠与否的关键所在。用户终端交互能力越高，其网络可靠性也越高。

2.传输交换设备对计算机网络可靠性的影响

在计算机网络建设、运行的过程中，布线系统对计算机可靠性的影响最大、最难查找。如果线路在网络使用过程中出现问题，那么与其相连的用户就不能正常工作，且对故障的排查工作非常耗时。

(二)网络管理对网络可靠性的影响

管理带来安全风险包括混乱的管理、权限分配不明显、安全管理制度不健全和可操作性的缺乏等。一旦网络受到不明攻击或破坏时，如果不能有效对其进行管理和制止，将带来巨大损失和灾害。

三、软件质量的可靠性参数

(一)系统平均不工作间隔时间(MTBSD或MTBD)

设软件正常工作的总时间是a，系统由于软件故障的原因而停止工作的次数为a，那么定义TBSD=Tv/(a+1)。在这个等式中，TBSD称为系统平均不工作间隔时间;Tv称为软件正常工作的时间总和(h);a则称为系统由于软件故障的原因而停止工作的次数。系统的平局不工作间隔时间直接反映了系统的稳定性。 (二)MTTR

当软件出现缺陷后，MTTR反应了其采取对策效率。MTTR也反映出设计软件企业或公司对其用户的责任心。在线系统MTTR要求在2天内，变差系数应小于1。MTTR也应小于7天，变差系数小于1。 (三)可用度(设为A)

设软件正常工作总时间为Tv，由于软件出现问题，导致系统不工作时间为TD，则可用度A定义：A=TV/(TV+TD)，亦可将等式表达成A=TBD/(TBD+TDT)。它直接反映了系统稳定性。在等式当中，TBD是前面所说的系统平均不工作间隔时间，TDT称为平均不工作时间，也称MDT(h)。生产用计算机系统对A要求达到99.8%;银行计算机系统对A要求在99.9%以上。

(四)平均不工作时间(MDT)

平均不工作时间指由于软件出现了故障，导致系统不工作的平均时间。在线系统要求MDT不能超过10分钟，其他的系统的MDT在30分钟内。

(五)在一定的时期内系统不工作的次数

由于软件出现的种种问题导致软件停止工作，且必须由用户再次将软件启动，才能继续正常运行的次数。 (六)偶然故障率

在软件设计公司将设计好的软件交付给用户使用了四个月后，称偶然故障期，偶然故障期的单位以没1000h故障数为基准，它对软件处于正常工作状态下的质量有直接反应。对偶然故障率的要求不能超过1，即每1000个小时内的故障不能多于1个。 (七)处理能力

软件处理能力有多种，可以用每小时平均处理文件数量、每项工作需要多少秒的反应时间等来表示，根据具体需要而定。这项指标可以在评价软件及系统的经济效益时来进行衡量。

(八)使用方误用率

使用方误用指使用软件用户不按照软件的相关使用守则造成的使用错误。在总使用次数中，使用方误用率指使用者在使用的总次数中误用的次数所占的百分率。导致用户误用的原因之一是用户对软件的使用说明理解不深，操作不熟练，或没讲清使用说明引起的使用误解。 (九)初期故障

初期故障定义为在软件交付给用户使用后三个月内出现故障。软件设计的好与坏、软件规模的检查、软件调试是否彻底等因素影响初期故障率大小。 (十)用户提出的补充要求数量

用户所提出的补充要求越多，说明软件设计越没有满足用户需要，即使有些要求是特定用户一些特定要求，但生产方为能更好地为大众服务，应尽力满足他们要求。 四、计算机网络可靠性的设计策略

网络管理师计算机网络可靠性设计的主要方向。一个大型的计算机网络结构较复杂、规模较大，要保证信息完整性和完全性，要减少错误的发生，要提高网络管理技术，加强管理的设计理念。软件的缺陷可导致错误并造成系统的故障，因此，缺陷是一切错误的根源。为提高软件可靠性，减少软件中缺陷可采取两种方法：

一是容错设计。计算机网络可靠性中的容错设计分为网络中心和并行主干。容错设计途径：采取并行计算机网络和网络中心的方法，将每个用户终端和服务器同时连接到两个计算机网络中心上;加强软件的健壮性;使程序设计得能缓解错误影响，不造成死锁或崩溃后果，并能指出错误源。恢复块法，给需要作容错处理的基本块提供备份块，并附加错误检测和恢复措施。计算机网络设计时，应采用具有模块化结构和热播功能

的网络设备。可拥有灵活的组网方式，在不切断电源情况下，及时更换故障模块，提高计算机网络系统长时间连续工作能力和网络系统的容错能力。二是计算机网络多层次体系结构设计。为保证计算机网络的安全可靠，可采取多层次的体系结构设计，又称模块化设计，网络的容量可随网络特点而不断增加和扩大。它是通过把程序要求分成若干独立、更小的程序要求或模块化的功能要求，对每一个更小的程序和模块，可分别编程和测试，使得模块间高度分离。 五、结语