- •1.Программное обеспечение
- •Виды программ
- •2.Стадии жизненного цикла программного обеспечения
- •2.1.Основные процессы жизненного цикла программного обеспечения
- •2.2.Вспомогательные процессы жизненного цикла программного обеспечения
- •2.3.Организационные процессы жизненного цикла программного обеспечения
- •3.Основные понятия и показатели надежности программных средств
- •3.1.Показатели качества и надежности программного обеспечения
- •3.2.1.Модель факторов, определяющих надежность программных средств
- •3.2.Дестабилизирующие факторы и методы обеспечения надежности функционирования программных средств
- •3.2.2.Методы обеспечения надежности программных средств
- •Предупреждение ошибок
- •Обнаружение ошибок
- •Исправление ошибок
- •Устойчивость к ошибкам
- •Обработка сбоев аппаратуры
- •3.3.Модели надежности программного обеспечения
- •3.3.1.Аналитические модели надежности
- •Динамические модели надежности Модель Шумана
- •Модель La Padula
- •Модель Джелинского – Моранды
- •Модель Шика – Волвертона
- •Модель Мусса
- •Модель переходных вероятностей
- •Статические модели надежности
- •Модель Миллса
- •Модель Липова
- •Простая интуитивная модель
- •Модель Коркорэна
- •Модель Нельсона
- •3.3.2.Эмпирические модели надежности
- •Модель сложности
- •Модель, определяющая время доводки программ
- •3.3.3.Особенности обеспечения надежности функционирования импортных программных средств
- •4.Оценка надежности комплексов аппаратно-программных средств с учетом характеристик программного и информационного обеспечения
- •4.1.Постановка задачи
- •4.2.Общая схема проектной оценки надежности программного комплекса
- •4.2.1.Расчет исходного числа дефектов
- •4.2.2.Расчет остаточного числа дефектов после автономной отладки
- •4.2.3.Расчет остаточного числа дефектов после комплексной отладки
- •4.2.4.Оценка вероятности проявления дефекта при однократном выполнении фсо
- •4.2.5.Оценка вероятности проявления дефектов при многократном выполнении фсо
- •4.2.6.Оценка характеристик потоков инициирующих событий
- •4.2.7.Оценка показателей надежности системы с учетом случайного потока инициирующих событий
- •4.3.Факторные модели
- •4.3.1.Модели распределения числа дефектов в алгоритмах и базах данных
- •4.3.2.Модели распределения дефектов в базах данных
- •4.3.3.Модели эффективности отладки
- •Условная вероятность обнаружения дефекта в км r-го ранга
- •Безусловная вероятность обнаружения дефекта
- •Среднее остаточное число дефектов
- •4.3.4.Модели потоков инициирующих событий
- •4.4.Проектная оценка надежности программного комплекса при выполнении фсо
- •4.4.1.Вероятность проявления дефекта при однократном выполнении фсо
- •4.4.2.Вероятность проявления дефекта при многократном выполнении фсо
- •4.4.3.Вероятность безотказной работы пк в режиме мкцп при случайном потоке инициирующих событий
- •4.4.4.Учет процедур парирования ошибок
- •4.5.Пример проектной оценки надежности программного комплекса
- •4.5.1.Краткое описание аппаратно-программного комплекса
- •4.5.2.Оценка исходного числа дефектов
- •Исходное число дефектов по секциям и алгоритмам
- •Исходное число дефектов в секциях ввода и вывода
- •4.5.3.Оценка числа дефектов фпо по подсистемам до автономной отладки
- •Состав подсистем фпо
- •Исходное число дефектов в подсистемах до автономной отладки
- •4.5.4.Оценка остаточного числа дефектов после автономной отладки
- •Среднее остаточное число дефектов в секциях после ао
- •Результаты автономной отладки (вариант 1)
- •Длина тестовой последовательности после m-й серии
- •Зависимость эффективности ао от трудоемкости
- •4.5.5.Оценка остаточного числа дефектов после комплексной отладки
- •Результаты комплексной отладки
- •Коэффициент полноты отладки км различных рангов
- •4.5.6.Оценка вероятности проявления дефекта при однократном и многократном выполнении фсо после ко
- •Распределение вероятностей проявления дефекта по км
- •Вероятность проявления дефекта при однократном выполнении фсо
- •Вероятность проявления дефектов при многократном выполнении фсо
- •Вероятность проявления дефектов бд до отладки
- •Условная вероятность проявления дефектов бд после автономной отладки
- •Безусловная вероятность проявления дефектов бд после автономной отладки
- •Условная вероятность проявления дефектов бд после комплексной отладки
- •Безусловная вероятность проявления дефектов бд после комплексной отладки
- •Вероятность отказа фпо и ио при однократном выполнении фсо
- •4.5.7.Поток инициирующих событий
- •4.5.8.Вероятность безотказной работы пк
- •Интенсивность отказов подсистем
- •Показатели надежности подсистем
- •Показатели надежности подсистем с учетом парирования ошибок в ио
- •4.6.Оценка надежности программного комплекса по результатам отладки и нормальной эксплуатации
- •Экспоненциальная модель Шумана
- •Экспоненциальная модель Джелинского−Моранды
- •Геометрическая модель Моранды
- •Модель Шика−Волвертона
- •Модель Липова
- •Модель Мусы−Гамильтона
- •Вейбулловская модель (модель Сукерта)
- •Модель Уолла−Фергюссоиа (степенная модель)
- •Структурная модель Нельсона
- •Структурная модель роста надежности
- •Гиперболическая модель роста надежности
- •5.Литература
Обработка сбоев аппаратуры
Улучшая общую надежность системы, следует заботиться не только об ошибках в программном обеспечении (хотя надежность программного обеспечения требует наибольшего внимания). Другая сторона, о которой необходимо подумать, − это ошибки во входных данных системы (ошибки пользователя).
Наконец, еще один интересующий нас класс ошибок − сбои аппаратуры. Во многих случаях они обрабатываются самой аппаратурой за счет использования кодов, исправляющих ошибки, исправления последствий сбоев (например, переключением на запасные компоненты) и средств, обеспечивающих устойчивость к ошибкам (например, голосование). Некоторые сбои, однако, нельзя обработать только аппаратными средствами, они требуют помощи со стороны программного обеспечения. Ниже приводится список возможностей, которые часто бывают необходимы в программных системах для борьбы со сбоями аппаратуры.
Повторное выполнение операций. Многие сбои аппаратуры не постоянны (например, скачки напряжения, шум в телекоммуникационных линиях, колебания при механическом движении). Всегда имеет смысл попытаться выполнить операцию, искаженную сбоем (например, команду машины или операцию ввода-вывода), несколько раз, прежде чем принимать другие меры.
Восстановление памяти. Если обнаруженный случайный сбой аппаратуры вызывает искажение области основной памяти и эта область содержит статические данные (например, команды объектной программы), то последствия сбоя можно ликвидировать, повторно загрузив эту область памяти.
Динамическое изменение конфигурации. Если аппаратная подсистема, такая, как процессор, канал ввода-вывода, блок основной памяти или устройство ввода-вывода, выходит из строя, работоспособность системы можно сохранить, динамически исключая неисправное устройство из набора ресурсов системы.
Восстановление файлов. Системы управления базами данных обычно обеспечивают избыточность данных, сохраняя копию текущего состояния базы данных на выделенных устройствах ввода-вывода, регистрируя все изменения базы данных или периодически автономно копируя всю базу данных. Поэтому программы восстановления могут воссоздать базу данных в случае катастрофического сбоя ввода-вывода.
Контрольная точка/рестарт. Контрольная точка − это периодически обновляемая копия состояния прикладной программы или всей системы. Если происходит отказ аппаратуры, такой, как ошибка ввода-вывода, сбой памяти или питания, программа может быть запущена повторно с последней контрольной точки.
Предупреждение отказов питания. Некоторые вычислительные системы, особенно те, в которых используется энергозависимая память, предусматривают прерывание, предупреждающее программу о предстоящем отказе питания. Это дает возможность организовать контрольную точку или перенести жизненно важные данные во вторичную память.
Регистрация ошибок. Все сбои аппаратуры, с которыми удалось справиться, должны регистрироваться во внешнем файле, чтобы обслуживающий персонал мог получать сведения о постепенном износе устройств.
Из рассмотренных выше трех подгрупп методов обеспечения устойчивости к ошибкам только третья, изоляция ошибок, применима для большинства систем программного обеспечения.
Важное обстоятельство, касающееся всех четырех подходов, состоит в том, что обнаружение, исправление ошибок и устойчивость к ошибкам в некотором отношении противоположны методам предупреждения ошибок. В частности, обнаружение, исправление и устойчивость требуют дополнительных функций от самого программного обеспечения. Тем самым не только увеличивается сложность готовой системы, но и появляется возможность внести новые ошибки при реализации этих функций. Как правило, все рассматриваемые методы предупреждения и многие методы обнаружения ошибок применимы к любому программному проекту. Методы исправления ошибок и обеспечения устойчивости применяются не очень широко. Это, однако, зависит от области приложения. Если рассматривается, скажем, система реального времени, то ясно, что она должна сохранить работоспособность и при наличии ошибок, а тогда могут оказаться желательными и методы исправления и обеспечения устойчивости. К системам такого типа относятся телефонные переключательные системы, системы управления технологическими процессами, аэрокосмические и авиационные диспетчерские системы и операционные системы широкого назначения [7].