ارائه بعضی از روش های اندازه گیری قابلبت اطمینان نرم افزار درس: طراحی نرم افزارهای مطمئن

1. ‫گیری‬ ‫اندازه‬ ‫های‬ ‫روش‬
‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬
‫دهنده‬ ‫ارانه‬:‫الحکمی‬ ‫باب‬ ‫امیرحسین‬
Amir.babolhakami@gmail.com
‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬ ‫های‬ ‫روش‬
‫افزار‬
1/24

2. ‫فهرست‬
‫مقدمه‬
‫پایه‬ ‫مفاهیم‬
‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫های‬ ‫مدل‬
•‫مدل‬Static
•‫مدل‬Dynamic
‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫معماری‬
•‫حالت‬ ‫پایه‬ ‫بر‬
•‫مسیر‬ ‫پایه‬ ‫بر‬
•‫افزونگی‬ ‫پایه‬ ‫بر‬
‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫معماری‬ ‫مقایسه‬
‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫های‬ ‫مدل‬ ‫اصلی‬ ‫اجزای‬
‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬ ‫های‬ ‫روش‬
‫مدل‬TBF
‫مدل‬Markov
‫مدل‬J-M
‫مدل‬NHPP
‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬ ‫های‬ ‫روش‬ 2/24

3. ‫مقدمه‬
‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬
‫تجربی‬ ‫های‬ ‫روش‬
‫تحلیلی‬ ‫های‬ ‫روش‬
‫تولید‬ ‫چرخه‬ ‫در‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫محاسبه‬
‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫اندازهگیری‬ ‫های‬ ‫روش‬ 3/24

4. ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫های‬ ‫مدل‬
‫مدل‬Static
‫کمک‬ ‫با‬ ‫اشکاالت‬ ‫تعداد‬ ‫تخمین‬Attribute‫های‬
‫برنامه‬
𝑦 = 𝑓 𝑎,𝑏, … ,𝑧
Y‫است‬ ‫خرابی‬ ‫نرخ‬ ‫برابر‬
a,b,…z‫برابر‬Attribute‫است‬ ‫برنامه‬ ‫های‬
‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬ ‫های‬ ‫روش‬ 4/24

5. ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫های‬ ‫مدل‬
‫مدل‬Dynamic
‫آماری‬ ‫توزیع‬ ‫پایه‬ ‫بر‬
‫بزرگ‬ ‫های‬ ‫پروژه‬ ‫مناسب‬
‫آزمایشی‬ ‫های‬ ‫داده‬ ‫روی‬ ‫تمرکز‬
‫اشکال‬ ‫ورود‬ ‫نرخ‬ ‫برای‬ ‫مناسب‬ ‫منطق‬ ‫یک‬
‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫اندازهگیری‬ ‫های‬ ‫روش‬ 5/24

6. ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫معماری‬
‫حالت‬ ‫پایه‬ ‫بر‬
‫کنترل‬ ‫گراف‬ ‫از‬ ‫استفاده‬
‫هاست‬ ‫نیازمندی‬ ‫نمایش‬ ‫براساس‬ ‫نمایش‬ ‫فرم‬
‫دارای‬2‫باشد‬ ‫می‬ ‫مهم‬ ‫کالس‬
•‫مرکب‬ ‫مدل‬
•‫مراتبی‬ ‫سلسله‬ ‫مدل‬
‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬ ‫های‬ ‫روش‬ 6/24

7. ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫معماری‬
‫مسیر‬ ‫پایه‬ ‫بر‬
‫برنامه‬ ‫مسیرهای‬ ‫گرفتن‬ ‫نظر‬ ‫در‬
‫کمک‬ ‫با‬ ‫ها‬ ‫مسیر‬ ‫انتخاب‬Test
‫گراف‬ ‫از‬ ‫مسیر‬ ‫یک‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬
‫برنامه‬ ‫کل‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬
‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬ ‫های‬ ‫روش‬ 7/24

8. ‫قابلیت‬ ‫معماری‬ ‫مقایسه‬
‫اطمینان‬
‫حالت‬ ‫پایه‬ ‫بر‬ ‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫معماری‬ ‫بین‬ ‫تفاوت‬
‫پایه‬ ‫بر‬ ‫و‬‫مسیر‬
‫حلقه‬ ‫تولید‬ ‫زمان‬ ‫در‬Loop‫گراف‬ ‫در‬
‫حالت‬ ‫برپایه‬
‫تحلیلی‬ ‫صورت‬ ‫به‬ ‫مسیر‬ ‫نامحدود‬ ‫تعداد‬
‫مسیر‬ ‫پایه‬ ‫بر‬
‫زمان‬ ‫در‬ ‫مسیرهای‬Test
‫اجزا‬ ‫زمان‬ ‫در‬ ‫مسیرهای‬
‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬ ‫های‬ ‫روش‬ 8/24

9. ‫های‬ ‫مدل‬ ‫اصلی‬ ‫اجزای‬
‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬
‫دو‬Component‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫های‬ ‫مدل‬ ‫در‬ ‫عمومی‬
‫اجرا‬ ‫زمان‬((ExecutionTime
reliability growth models
constant reliability models
‫تقویم‬ ‫زمان‬(Calendar Time)
‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬ ‫های‬ ‫روش‬ 9/24

10. ‫مدل‬‫بین‬ ‫زمان‬‫خرابی‬((TBF
‫خرابی‬ ‫بین‬ ‫زمان‬
‫خرابی‬ ‫بین‬ ‫زمان‬𝑖 − 1‫و‬𝑖‫متغیر‬ ‫یک‬ ‫صورت‬ ‫به‬
‫تصادفی‬
‫در‬ ‫مانده‬ ‫باقی‬ ‫های‬ ‫اشکال‬ ‫تعداد‬ ‫به‬
‫دارد‬ ‫بستگی‬ ‫برنامه‬
‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬ ‫های‬ ‫روش‬ 10/24

11. ‫مدل‬Markov
‫های‬ ‫مدل‬ ‫جزء‬Dynamic‫می‬‫باشد‬
‫گراف‬ ‫با‬ ‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫کردن‬ ‫مدل‬
‫باشد‬ ‫می‬ ‫ماژول‬ ‫یک‬ ‫دهنده‬ ‫نشان‬ ‫راس‬ ‫هر‬
‫مقدار‬ ‫یک‬ ‫راس‬ ‫هر‬ ‫برای‬𝑅𝑖‫قابلیت‬ ‫عنوان‬ ‫به‬
‫ماژول‬ ‫اطمینان‬
‫ها‬ ‫ماژول‬ ‫بین‬ ‫ارتباط‬ ‫دهنده‬ ‫نشان‬ ‫ها‬ ‫یال‬
‫باشد‬ ‫می‬
‫از‬ ‫انتقال‬ ‫احتمال‬ ‫راس‬ ‫دو‬ ‫بین‬ ‫یال‬𝑖‫به‬𝑗
‫دهد‬ ‫می‬ ‫نشان‬ ‫را‬
‫منحصر‬ ‫صورت‬ ‫به‬ ‫ماژول‬ ‫هر‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬
‫است‬ ‫فرد‬ ‫به‬‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬ ‫های‬ ‫روش‬ 11/24

12. ‫مدل‬Markov
‫گراف‬ ‫ساخت‬
‫راس‬𝐹‫خرابی‬ ‫حالت‬ ‫برای‬
‫راس‬𝐶‫صحیح‬ ‫حالت‬ ‫برای‬
‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬ ‫های‬ ‫روش‬ 12/24

13. ‫مدل‬Markov
‫مارکوف‬ ‫مدل‬ ‫با‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫محاسبه‬
𝑃𝑖𝑗 =
𝑛 𝑖𝑗
𝑛 𝑖
‫ماتریس‬ ‫ساخت‬𝑄
‫نداشته‬ ‫وجود‬ ‫ارتباطی‬ ‫راس‬ ‫دو‬ ‫بین‬ ‫اگر‬
‫مقدار‬ ‫باشد‬0‫گیرد‬ ‫می‬
‫مقدار‬ ‫صورت‬ ‫این‬ ‫غیر‬ ‫در‬𝑅𝑖 𝑃𝑖𝑗‫گیرد‬ ‫می‬
𝑆 = 𝑘= 0
∞
𝑄 𝑘
𝑅 = 𝑆 1,𝑛 ∗ 𝑅 𝑛
‫های‬ ‫روش‬‫گیری‬ ‫اندازه‬‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ 13/24

14. ‫مدل‬Markov
‫معایب‬
‫شود‬ ‫می‬ ‫زیاد‬ ‫حاالت‬ ‫تعداد‬ ‫ها‬ ‫برنامه‬ ‫برای‬
‫مزایا‬
‫ساده‬ ‫سازی‬ ‫مدل‬
‫امکان‬‫مدیریت‬‫افزونگی‬
‫به‬ ‫مرحله‬ ‫رویدادهای‬‫مرحله‬:‫نتیجه‬ ‫محاسبه‬
‫زیررویدادها‬ ‫از‬ ‫ای‬ ‫دنباله‬
‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬ ‫های‬ ‫روش‬ 14/24

15. ‫مدل‬Markov
𝑅 = 𝑆 1,10 𝑅10 = 0.8299
‫اگر‬𝑅5= 0.999‫باشد‬𝑅 = 0.8859
‫اگر‬𝑅8= 0.999 ‫باشد‬ 𝑅
‫های‬ ‫روش‬‫گیری‬ ‫اندازه‬‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ 15/24

16. ‫مدل‬Jelinski – Moranda (J-M)
‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫های‬ ‫مدل‬ ‫اولین‬ ‫جزء‬
‫است‬ ‫افزار‬
‫هر‬ ‫برای‬𝑁‫نرخ‬ ‫برنامه‬ ‫در‬ ‫اشکال‬∅‫نظر‬ ‫در‬
‫گیرد‬ ‫می‬
‫های‬ ‫مدل‬ ‫جزء‬Static‫باشد‬ ‫می‬
‫است‬ ‫بعدی‬ ‫خرابی‬ ‫بینی‬ ‫پیش‬ ‫هدف‬
‫های‬ ‫روش‬‫گیری‬ ‫اندازه‬‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ 16/24

17. ‫مدل‬Jelinski – Moranda (J-M)
‫مفروضات‬
‫است‬ ‫موجود‬ ‫اشکاالت‬ ‫تعداد‬ ‫با‬ ‫متناسب‬ ‫خطا‬ ‫کشف‬ ‫نرخ‬
‫خطا‬ ‫رخداد‬ ‫بین‬ ‫زمانی‬ ‫های‬ ‫بازه‬ ‫در‬ ‫خطا‬ ‫کشف‬ ‫نرخ‬
‫است‬ ‫ثابت‬
‫می‬ ‫حذف‬ ‫بعدی‬ ‫اشکال‬ ‫رخداد‬ ‫وقوع‬ ‫از‬ ‫قبل‬ ‫اشکال‬ ‫یک‬
‫شود‬
‫پیش‬ ‫برای‬ ‫که‬ ‫است‬ ‫نحوی‬ ‫به‬ ‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫کار‬ ‫نحوه‬
‫است‬ ‫شده‬ ‫گرفته‬ ‫نظر‬ ‫در‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫بینی‬
‫می‬ ‫یکسانی‬ ‫شانس‬ ‫دارای‬ ‫رده‬ ‫هر‬ ‫در‬ ‫ها‬ ‫اشکال‬
‫باشند‬
‫است‬ ‫یکسان‬ ‫خطا‬ ‫کشف‬ ‫از‬ ‫پس‬ ‫خرابی‬
‫های‬ ‫روش‬‫گیری‬ ‫اندازه‬‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ 17/24

18. ‫مدل‬Jelinski – Moranda (J-M)
‫ها‬ ‫خطا‬ ‫وقوع‬ ‫بین‬ ‫زمان‬𝑥𝑖 = 𝑇𝑖 − 𝑇𝑖−1
‫تابع‬‫تجمعی‬ ‫چگالی‬𝐹𝑖 𝑡 = 1 − exp(−λ𝑖 𝑡𝑖)
‫مقدار‬ ‫تابع‬‫میانه‬μ(t) = N(1− exp(− φt))
‫چگالی‬ ‫تابع‬‫خرابی‬λ(t) = Nφ(exp− (φt))
‫های‬ ‫روش‬‫گیری‬ ‫اندازه‬‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ 18/24

19. ‫مدل‬NHPP
‫قابلیت‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬ ‫در‬ ‫موفق‬ ‫عملکرد‬
‫افزار‬ ‫سخت‬ ‫اطمینان‬
‫است‬ ‫افزونه‬ ‫مدل‬ ‫جزء‬
‫های‬ ‫مدل‬ ‫جزء‬Dynamic‫می‬‫باشد‬
‫دارد‬ ‫همگن‬ ‫پواسن‬ ‫مدل‬ ‫مشابه‬ ‫بسیار‬
‫مناسب‬CalendarTime‫به‬ ‫نسبت‬ExecutionTime
‫های‬ ‫روش‬‫گیری‬ ‫اندازه‬‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ 19/24

20. ‫مدل‬NHPP
‫فرضیات‬
‫خطاهای‬ ‫وجود‬ ‫اثر‬ ‫بر‬ ‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫خرابی‬ ‫رخداد‬
‫است‬ ‫سیستم‬ ‫در‬ ‫باقیمانده‬
‫متناسب‬ ‫مشخص‬ ‫زمان‬ ‫یک‬ ‫در‬ ‫شده‬ ‫کشف‬ ‫خطاهای‬ ‫تعداد‬
‫است‬ ‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫در‬ ‫موجود‬ ‫خطاهای‬ ‫تعداد‬ ‫با‬
‫خطاهای‬ ‫تعداد‬ ‫تاثیر‬ ‫تحت‬ ‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫خرابی‬ ‫نرخ‬
‫است‬ ‫موجود‬
‫است‬ ‫مستقل‬ ‫خطا‬ ‫کشف‬ ‫نظر‬ ‫از‬ ‫ها‬ ‫خرابی‬ ‫همه‬
‫خرابی‬ ‫حذف‬ ‫تناسب‬/‫خرابی‬ ‫انحصار‬/‫خطا‬ ‫رخداد‬
‫است‬ ‫ثابت‬
‫عامل‬ ‫اشکال‬ ،‫تعمیر‬ ‫هنگام‬ ،‫خرابی‬ ‫رخداد‬ ‫زمان‬ ‫در‬
‫شود‬ ‫حذف‬ ‫قطعیت‬ ‫با‬ ‫خرابی‬
‫کشف‬/‫توسط‬ ‫اشکال‬ ‫حذف‬NHPP‫شود‬ ‫می‬ ‫مدل‬
‫های‬ ‫روش‬‫گیری‬ ‫اندازه‬‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ 20/24

21. ‫مدل‬NHPP
‫زمان‬ ‫یک‬ ‫تا‬ ‫نظر‬ ‫مورد‬ ‫های‬ ‫خرابی‬ ‫تعداد‬
‫ساده‬ ‫میانه‬ ‫مقدار‬ ‫تابع‬ ‫وجود‬ ‫دلیل‬ ‫به‬ ‫مشخص‬
‫است‬
‫ها‬ ‫پارامتر‬ ‫دیگر‬ ‫تخمین‬
‫حداکثر‬ ‫شباهت‬ ‫تخمین‬(MLE)
‫حداقل‬ ‫مربع‬ ‫تخمین‬(LSE)
‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬ ‫های‬ ‫روش‬ /2421

22. ‫مدل‬NHPP
‫فواید‬
‫فرآیند‬ ‫خرابی‬ ‫شدت‬ ‫جمع‬ ‫برابر‬ ‫فرآیند‬ ‫خرابی‬ ‫شدت‬
‫است‬ ‫رو‬ ‫پیش‬
NHPP‫متناظر‬ ‫میانه‬ ‫مقدار‬ ‫توابع‬ ‫بستن‬ ‫جمع‬ ‫با‬
‫آید‬ ‫می‬ ‫بدست‬
‫اگر‬‫مقدار‬m(t)‫باشد‬ ‫زمان‬ ‫از‬ ‫خطی‬ ‫تابع‬ ‫یک‬
‫برابر‬ ‫پردازش‬ ‫این‬HPP‫است‬
‫مدل‬ ‫مشابه‬ ‫نباشد‬ ‫خطی‬ ‫تابع‬ ‫اگر‬NHPP‫است‬
‫های‬ ‫روش‬‫گیری‬ ‫اندازه‬‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ 22/24

23. ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫معماری‬
‫افزونگی‬ ‫برپایه‬
‫قابلیت‬ ‫های‬ ‫مدل‬ ‫تمام‬ ‫برای‬ ‫عمومی‬ ‫مدل‬ ‫یک‬
‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬
‫کردن‬ ‫مدل‬Component‫کمک‬ ‫با‬ ‫ها‬NHPP
‫صورت‬ ‫به‬ ‫خرابی‬ ‫شدت‬ ‫تابع‬ ‫و‬ ‫ها‬ ‫خرابی‬ ‫تعداد‬
‫هر‬ ‫برای‬ ‫مشابه‬ ‫توابع‬Component‫است‬
‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬ ‫های‬ ‫روش‬ /2423

24. ‫گیری‬ ‫نتیجه‬
‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمنان‬ ‫قابلیت‬ ‫های‬ ‫مدل‬ ‫معرفی‬
‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫های‬ ‫معماری‬
‫قابلیت‬ ‫های‬ ‫مدل‬ ‫در‬ ‫مهم‬ ‫های‬ ‫کالس‬ ‫معرفی‬
‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬
‫قابلیت‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬ ‫های‬ ‫روش‬ ‫معرفی‬
‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬
‫مدل‬TBF
‫مدل‬Markov
‫مدل‬J-M
‫مدل‬NHPP
‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬ ‫های‬ ‫روش‬ /2424

25. ‫منابع‬
[1] Everett, W.W., "Software reliability measurement," in Selected Areas in
Communications, IEEE Journal on , vol.8, no.2, pp.247-252, Feb 1990
[2] Cheung, R.C., "A User-Oriented Software Reliability Model," in Software Engineering,
IEEETransactions on , vol.SE-6, no.2, pp.118-125, March 1980
[3] Ahuja, Sona, Guru Saran Mishra, and Agam PrasadTyagi. "Jelinski–Moranda Model for
Software Reliability Prediction and its GA based Optimised Simulation Trajectory." IEEE
Transactions on Evolutionary Computation 47.1 (2002): 79-87.
[4] Palviainen, Marko, Antti Evesti, and Eila Ovaska. "The reliability estimation, prediction
and measuring of component-based software." Journal of Systems and Software 84.6
(2011): 1054-1070.
[5] Cai, Kai-Yuan, Chuan-Yuan Wen, and Ming-Lian Zhang. "A critical review on software
reliability modeling." Reliability Engineering & System Safety 32.3 (1991): 357-371.
‫های‬ ‫روش‬‫گیری‬ ‫اندازه‬‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬

26. ‫منابع‬
[6] Lai, Richard, and Mohit Garg. "A detailed study of NHPP software reliability models."
Journal of Software 7.6 (2012): 1296-1306.
[7] Xie, M., & Wohlin, C. (1995, October). An additive reliability model for the analysis of
modular software failure data. In Software Reliability Engineering, 1995. Proceedings., Sixth
International Symposium on (pp. 188-194). IEEE.
[8]Yamada, Shigeru. Software reliability modeling: fundamentals and applications.
Springer, 2014.
[9] Goseva-Popstojanova, K.; Mathur, A.P.;Trivedi, K.S., "Comparison of architecture-
based software reliability models," in Software Reliability Engineering, 2001. ISSRE 2001.
Proceedings. 12th International Symposium on , vol., no., pp.22-31, 27-30 Nov. 2001
[10] Shooman, M. L. (2003). Reliability of computer systems and networks: fault tolerance,
analysis, and design. JohnWiley & Sons.
‫های‬ ‫روش‬‫گیری‬ ‫اندازه‬‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬

27. ‫تشکر‬ ‫با‬
Question?
‫های‬ ‫روش‬‫گیری‬ ‫اندازه‬‫افزار‬ ‫نرم‬ ‫اطمینان‬ ‫قابلیت‬