軟件可靠性測試流程及應用設計分析

高菲

摘要 ：軟件可靠性測試是旨在保證用戶可以正常運行軟件，軟件設計者需要在開發階段對軟件的可靠性水平進行評價，并驗證產品軟件達到開發者預定的可靠性要求的有效途徑。從軟件可靠性測試中暴露出來的，軟件不同功能存在的不同程度的缺陷，開發者對其進行相應的糾錯和排錯措施后，可以令軟件的可靠性產生不同程度的提高。

關鍵詞 ：軟件測試需求分析 流程 應用分析

軟件的可靠性測試旨在發現程序中對軟件可靠性存在影響的隱患。軟件可靠性測試前需要確定軟件操作的流程，而如何準確定位每一步操作的位置也是一項亟待解決的難題。與此同時，很多測試方法對于軟件可靠性測試中存在的數據失效故障，也未做級別考慮，造成不同程度的故障，被同等以待，并且將這些故障模型直接輸入在軟件可靠性模型中，也未顯示出故障的影響程度，勢必會造成測試評估結果與實際使用過程中產生問題的吻合程度低，最終導致軟件可靠性模型有效性降低。本文通過對軟件可靠性測試的流程和在軟件可靠性模型中應用的對比分析，來發現該過程有效解決問題的著手點，并提出相應的改進措施。

一、 軟件可靠性測試的內涵

1、軟件可靠性測試定義

軟件可靠性是指測試人員在與用戶類似的運行條件下，并在運行時間內，測得的軟件不會引起系統運行失效的頻率?？煽啃詼y試即指在該軟件較為普遍的使用環境中，為得到軟件正常運行的概率而對軟件運行有效性進行的測試，這個測試過程也是為保證軟件能夠正常運行所進行的一項驗證性測試。常用方法是按照實際應用的預估數據對軟件使用情況描述并對軟件功能進行隨機測試，規定測試軟件有三個時間段：（1）軟件開發階段（2）確認測試階段（3）軟件部署階段

二、 對軟件的可靠性測試流程設計分析

軟件可靠性測試是旨在保證用戶可以正常運行軟件，軟件設計者需要在開發階段對軟件的可靠性水平進行評價，并驗證產品軟件達到開發者預定的可靠性要求的有效途徑。從軟件可靠性測試中暴露出來的，軟件不同功能存在的不同程度的缺陷，開發者對其進行相應的糾錯和排錯措施后，可以令軟件的可靠性產生不同程度的提高。軟件可靠性測試共分為兩種：可靠性驗證測試和可靠性增長測試，這兩種測試的主要區別在于，驗證性測試對軟件測試過程中表現出的故障不進行改正，而本文為了便于研究僅取用驗證性測試的流程分析數據。

1、 可靠性測試需求分析

軟件可靠性測試的目的是為了發現軟件在開發過程中出現的錯誤而對程序采取執行措施的過程，同時軟件的測試是要根據軟件開發過程的不同時期的需要和程序整體結構的完整性而精心設計的測試用例集合，通過對這些測試用例的運行情況分析以發現程序中設計上或者程序中的錯誤。

2、 可靠性測試先期條件

完善的軟件可靠性測試流程設計，對提高軟件可靠性測試的工作效率有極大的幫助作用，這個作用主要表現在這幾點：（1）合理劃分和整體規劃軟件可靠性測試的工作進程，有利于參與軟件可靠性測試的人員明確自己的職責內容，有利于測試人員按照設計計劃井然有序地完成各自的測試任務；（2）根據軟件可靠性測試的積累經驗表明，軟件內容復雜、缺陷類型多樣，測試手段也需要隨之變化，因此很難在規定時間內完成全部測試工作；所以在這種條件下，我們需要以個設計合理的流程計劃來幫助測試如期順利完成；（3）流程化、工程化的軟件可靠性測試流程， 有利于軟件測試的管理人員對軟件可靠性測試的過程科學地規劃，并統籌管理。綜上所述，不難發現軟件可靠性測試的必備條件，除了有效的測試環境、必備的功能測試軟件和和諧的測試人員團隊，更需要有一個可靠的測試流程。

3、 可靠性測試流程

基于對上述可靠性測試的需求分析和概念理解，我們可將可靠性測試流程暫定義為三部分：可靠性測試準備、可靠性測試執行和可靠性測試結果分析。

測試執行階段的步驟簡單，僅分為運行、數據收集和測試停止，但是每個步驟需要注意的問題還有很多：

運行部分工作需要注意測試過程雖然只需要根據準備工作時生成的腳本運行，但是需要注意測試工具在測試進行時是否能夠自動記錄下測試用例執行的時間數據和軟件缺陷信息，保證能夠為測試分析提供足夠數量的原始數據。同時，測試工作人員需要盡可能的詳細的編寫測試日志，要包括：測試編號、用例編號、測試標題、測試人員簽名、計劃和實際的運行時間、產生問題的單號等。

三、 可靠性測試應用舉例

測試的內容涵蓋軟件的安裝方便性、服務可靠性、軟件應用性能、維護便捷性以及軟件運行文檔等方面的失效率測試。

1、 正交試驗法

正交法是以概率論和數理統計做理論基礎，并利用現成正交表格安排的多因素實驗法。這種試驗法中的正交表形式整齊、搭配均衡，其標記形式為。其中L代表正交表符號、n代表實驗次數，或正交表的行數、t代表正交表列數、q代表單個因子水平數。

2、 對比實例算法優缺點

正交法的優點是它的均衡性和整齊可比性可以使用較少的實驗次數達到相同優化目的，也可以最大程度地避免其他因子的干擾，使得同一個因子在不同的水平之間具有可比性；統一抽樣的方式具有代表性，確保每個類均被測試并達到一定的程度；測試用例融入到統一抽樣的方法中，使得測試人員有可能對各因素的優先級進行附加測試。

雖然正交實驗法的特性使得它在可靠性測試中具有較好的測試效果，但是這種測試方法仍存在需要改進的地方：軟件測試中的正交實驗法需要將全部因素的組合情況以窮舉法全部列出，代價較高；測試水平僅為基類之間的交互，導致用例少；在這種實驗方法下，測試人員的測試用例選取數目較為任意，并非統計的隨機抽樣。

3、 改進正交測試方法

本文擬用一種針對正交實驗測試法的改良措施——測試用例精簡算法，對測試需求集進行規則簡約并去掉冗余測試用例，進而得到測試用例的精簡集合。其步驟如下：

（1）根據正交實驗設計對操作剖面簡化結構，并第一次獲取測試用例集合；

（2）從雙方簽訂協議中提取軟件測試需求并生成測試需求與測試用例關系結構，并根據次關系結構精簡冗余測試用例，第二次得到簡約后的測試用例集合；

（3）重新建立操作剖面并對關鍵操作過程進行監督。

4、 改進效果分析

我們以某一電機的操作控制系統軟件做效果分析實例。該電機系統的主要功能項為系統初始化、電機控制功能和緊急關閉功能。使用普通的算法時，整個測試過程使用986個測試用例，在測試過程中，共有7個失效用例，編號分別為306、361、386、543、683、890。從失效發生的頻數可以推得可靠性估計值為0.9929。在使用了改進后的正交化實驗算法后，我們僅使用了631個測試用例得到4個失效用例，計算得出可靠性估計值為0.9936。

四 、可靠性測試的發展分析

軟件的可靠性測試的理論和方法研究方式多種多樣，但是為保證實施和運用的關鍵性措施是對軟件特性和對軟件測試中出錯的規律進行良好的分析和研究，并對已有的估算方法和估算模型進行個性化改良，否則軟件的可靠性測試評測將會因為使用手法死板而最終走向“死胡同”。在今后可靠性測試的研究領域需要有更多的資源投入，對測試進行前期的估算和后期數據的評測起支持性作用的軟件—軟件可靠性測試將會是目前和未來一段時間內重要的研究方向。截至目前為止，在國內外對該項研究的內容中，對計算機硬件和計算機軟件分別進行可靠性評估并最后整合為整個系統的可靠性評估的概念是個空白，也是軟件可靠性測試在提高和優化方法中可以選擇的另外一條途徑。

參考文獻：

[1] 陳春秀，馬力. 軟件可靠性測試技術研究[J]. 計算機工程與設計. 2010（21）.

[2] 于琛琛，劉瑞方. 軟件可靠性測試方法探析[J]. 國防技術基礎. 2009（11）.