資源受限的復雜軟件系統(tǒng)可靠性設計.pdf

1、可靠性設計（Reliability Design，RD）一直是軟件工程(Software Engineering，SE)領域一個非常重要和活躍的方向，而隨著大規(guī)模復雜軟件系統(tǒng)(ComplexSoftware Systems，CSS)不斷在電力系統(tǒng)、鐵路運輸、航空航天、國防安全等安全關鍵領域內的廣泛應用，對其可靠性的要求越來越高。
　　論文以復雜軟件系統(tǒng)作為研究對象，通過引入問題相關的領域知識和約束條件，圍繞著如何針對復雜軟件系統(tǒng)進

2、行有效的可靠性設計進行研究，主要涉及到可靠性優(yōu)化、測試資源分配和軟件質量評價三個方面的內容。論文主要工作如下:
　　(1)闡述了復雜軟件系統(tǒng)可靠性設計的研究意義，給出可靠性優(yōu)化、測試資源分配和質量評價三者之間的聯(lián)系和主要研究目標。對當前相關研究工作進行了調查、分析與總結，指出了目前存在著的和還需要進一步解決的問題。
　　(2)針對多軟件系統(tǒng)，構建了多軟件系統(tǒng)可靠性的層次模型，定義了軟件實用性與可靠性之間的函數(shù)關系，并在此基礎

3、上建立了一個具有預算約束和考慮實用性最大化的多軟件系統(tǒng)可靠性優(yōu)化模型。針對模型中的參數(shù)均是軟件系統(tǒng)各組件元素的全局權重，提出一種基于D-S證據(jù)理論的組件元素全局權重求解方法。最后，設計了一種具有編碼修正的“一維實數(shù)編碼”差異演化算法（DifferentEvolution，DE）用于求解多軟件系統(tǒng)可靠性優(yōu)化模型。實驗表明，該算法可以在系統(tǒng)設計階段快速、有效地完成各模塊的可靠性分配，使多軟件系統(tǒng)可靠性迅速達到近似最優(yōu)，從而能夠在一定程度上推

4、動復雜軟件系統(tǒng)可靠性設計水平和設計效率。
　　(3)系統(tǒng)測試是軟件開發(fā)各個階段中最消耗時間和資源的階段，對于復雜軟件系統(tǒng)來說，系統(tǒng)可靠性隨著測試時間的推進會發(fā)生變化，如果再按照最初的方案分配測試資源，可能會造成測試資源的浪費，這時需要分階段對測試資源進行動態(tài)分配。為此，首先構建了考慮可靠性時變的測試資源多目標動態(tài)分配模型，該模型以測試時間為約束，以最大化可靠性和最小化測試資源成本為優(yōu)化目標，然后采用“一維整數(shù)向量編碼”的DE算法進

5、行求解。對比實驗表明，測試資源的動態(tài)分配可以大大地節(jié)省系統(tǒng)測試資源的消耗，提高復雜軟件系統(tǒng)的開發(fā)效率。
　　(4)軟件質量評價是軟件可靠性工程的關鍵環(huán)節(jié)，通過引入模糊軟集合對軟件質量進行綜合評價。在評價過程中，考慮各專家的偏好，允許各專家具有不同的個人評價指標集，并利用模糊軟集合對各專家的評價信息進行模糊化處理。此方法的關鍵在于如何利用模糊軟集合處理不同專家的不同偏好，并在此基礎上對不同專家的評價結果進行信息融合，得到軟件質量的綜