软件可靠性

计算机术语

软件可靠性 (software reliability )是软件产品在规定的条件下和规定的时间区间完成规定功能的能力。规定的条件是指直接与软件运行相关的使用该软件的计算机系统的状态和软件的输入条件，或统称为软件运行时的外部输入条件；规定的时间区间是指软件的实际运行时间区间；规定功能是指为提供给定的服务，软件产品所必须具备的功能。软件可靠性不但与软件存在的缺陷和（或）差错有关，而且与系统输入和系统使用有关。软件可靠性的概率度量称软件可靠度。

定义

1983年美国IEEE 计算机学会对“软件可靠性”做出了明确定义，此后该定义被美国标准化研究所接受为国家标准，1989年我国也接受该定义为国家标准。该定义包括两方面的含义：

（1）在规定的条件下，在规定的时间内，软件不引起系统失效的概率；

（2）在规定的时间周期内，在所述条件下程序执行所要求的功能的能力；

其中的概率是系统输入和系统使用的函数，也是软件中存在的故障的函数，系统输入将确定是否会遇到已存在的故障（如果故障存在的话）。

影响因素

软件可靠性是关于软件能够满足需求功能的性质，软件不能满足需求是因为软件中的差错引起了软件故障。软件中有哪些可能的差错呢?

软件差错是软件开发各阶段潜入的人为错误：

1.需求分析定义错误。如用户提出的需求不完整，用户需求的变更未及时消化，软件开发者和用户对需求的理解不同等等。

2.设计错误。如处理的结构和算法错误，缺乏对特殊情况和错误处理的考虑等。

3.编码错误。如语法错误，变量初始化错误等。

4.测试错误。如数据准备错误，测试用例错误等。

5.文档错误。如文档不齐全，文档相关内容不一致，文档版本不一致，缺乏完整性等。

从上游到下游，错误的影响是发散的，所以要尽量把错误消除在开发前期阶段。

错误引入软件的方式可归纳为两种特性：程序代码特性，开发过程特性。

程序代码一个最直观的特性是长度，另外还有算法和语句结构等，程序代码越长，结构越复杂，其可靠性越难保证。

开发过程特性包括采用的工程技术和使用的工具，也包括开发者个人的业务经历水平等。

除了软件可靠性外，影响可靠性的另一个重要因素是健壮性，对非法输入的容错能力。

所以提高可靠性从原理上看就是要减少错误和提高健壮性。

相关分析

可靠性保证

应用软件系统规模越做越大越复杂，其可靠性越来越难保证。应用本身对系统运行的可靠性要求越来越高，在一些关键的应用领域，如航空、航天等，其可靠性要求尤为重要，在银行等服务性行业，其软件系统的可靠性也直接关系到自身的声誉和生存发展竞争能力。　特别是软件可靠性比硬件可靠性更难保证，会严重影响整个系统的可靠性。在许多项目开发过程中，对可靠性没有提出明确的要求，开发商(部门)也不在可靠性方面花更多的精力，往往只注重速度、结果的正确性和用户界面的友好性等，而忽略了可靠性。在投入使用后才发现大量可靠性问题，增加了维护困难和工作量，严重时只有束之高阁，无法投入实际使用。

软硬件可靠性区别

软件可靠性与硬件可靠性之间主要存在以下区别:

1.最明显的是硬件有老化损耗现象，硬件失效是物理故障，是器件物理变化的必然结果，有浴盆曲线现象；软件不发生变化，没有磨损现象，有陈旧落后的问题，没有浴盆曲线现象。

2.硬件可靠性的决定因素是时间，受设计、生产、运用的所有过程影响，软件可靠性的决定因素是与输入数据有关的软件差错，是输入数据和程序内部状态的函数，更多地决定于人。

3.硬件的纠错维护可通过修复或更换失效的系统重新恢复功能，软件只有通过重设计。

4.对硬件可采用预防性维护技术预防故障，采用断开失效部件的办法诊断故障，而软件则不能采用这些技术。

5.事先估计可靠性测试和可靠性的逐步增长等技术对软件和硬件有不同的意义。

6.为提高硬件可靠性可采用冗余技术，而同一软件的冗余不能提高可靠性。

7.硬件可靠性检验方法已建立，并已标准化且有一整套完整的理论，而软件可靠性验证方法仍未建立，更没有完整的理论体系。

8.硬件可靠性已有成熟的产品市场，而软件产品市场还很新。

9.软件错误是永恒的，可重现的，而一些瞬间的硬件错误可能会被误认为是软件错误。

总的说来，软件可靠性比硬件可靠性更难保证，即使是美国宇航局的软件系统，其可靠性仍比硬件可靠性低一个数量级。