需求分析与软件可靠性保证.doc

需求分析与软件可靠性保证摘要：通过对软件测试过程中产生的数据进行分析，对照软件设计过程中需求分析中的错误或缺陷，对有关可靠性指标进行反复度量，明确软件错误的分布以减少其对软件需求分析可靠性的影响，进而对相关的错误或缺陷进行控制。关键词：需求分析；测试；可靠性评估；模型requirements analysis and software reliability assurancepang hongbiao(information central of china north industries group corp,beijing100089,china)abstract:the data generated by the software testing process analysis,control errors or defects in the software design process needs analysis,repeated measure of the reliability index of explicit software error distribution in order to reduce the reliability of the software requirements analysis impact,and thus control the errors or defects.keywords:needs analysis;test;reliability;model需求分析是使用技术手段分析识别软件面向客户的实际需要，并且通过特性的系统描述待开发软件需要实现的功能和解决的问题，以此定义软件所有的操作指令和特征，并最终形成软件的使用说明。因此需求分析在软件设计计划的基础之上，从最先客户的原始需要分析开始，深入的理解和把握软件在使用后需要解决的客户需要，然后在掌握和理解的基础之上把这种需要转换成计算机能够识别的代码。软件的可靠性则是指软件在规定的运行阶段内按照用户给定的命令参数完成功能说明的规定动作的能力，它是软件系统最重要的评价指标之一，它的完成与否标明的软件是否按照客户的原始要求以及是否完成设定目标，并且软件的可靠性和软件的设计缺陷也有部分关联，从理论上分析可靠的软件系统应该是完整正确的，但在实际运用中任何软件都不能达到理论上可靠性，而且软件的精确度目前缺乏准确度量的手段。在以往的软件设计工程的历史中，很长时间里人们一直认为需求分析是整个软件工程中的一个简单步骤而导致产生软件的可靠性和软件的需求分析之间关联关系不大印象。但在过去十几多年开发实践中，已经有越来越多的人认识到需求分析实际是保证软件可靠性乃至整个系统稳定的比较关键的一个过程，只有通过软件需求分析，才能把软件功能和性能的总体概念描述为具体的软件需求规格说明，最终才能给程序员确定无二义性的程序编写目标，从而奠定软件开发成功的基础。目前许多大型应用系统的失败，其实归根到底都归结到需求分析的失败：或者是获取需求的方法不当，使得需求分析不到位或不彻底，导致开发者反复多次地进行需求分析，致使设计、编码、测试无法顺利进行；或者是客户配合不好，导致客户对需求不确认，或客户需求不断变化，同样致使设计、编码、测试无法顺利进行。软件需求分析对软件可靠性的影响至关重要。在需求分析中，除了在思想上予以高度重视外，还应使用合适的技术，选用有效的方法和工具，并加强管理。用户、软件分析与设计人员及其他软件设计方面的专家和行业专家应通力协作，以控制所有可能影响软件功能、性能与可靠性的因素。并可请教在类似软件项目中已成功地进行了需求分析的人员，重用其成功的分析经验、方法和需求规格说明。关于如何通过完善系统的需求分析保证软件的可靠性方面的措施，笔者在实践过程中形成结合自身的切身感受谈以下几点看法，仅供业界同仁参考。一、首先对需求分析中可能会影响软件可靠性的因素进行重点关注，并对需求分析人员针对此类因素进行重点培训，包括以下几个方面，1、需求获取与分析的彻底性、完整性、准确性，以及分析方法的有效性；2、需求分析规格说明定义与描述的完整性、准确性、一致性、无二义性，以及可读性、易理解性和可维护性；3、分析工具、方法的选择、使用及其有效性；4、数据的准确性和逻辑组织；性能需求包括纠错及功能增加所产生的影响；5、建模语言的选择与开发人员、分析对象和需求领域的适配性；6、环境要求对软件实现的影响；7、功能需求包括备选功能的定义和识别。二、在需求分析中构建需求分析说明可靠性框架，其包括：建模语言、模型理解、问题模型、问题论域四个方面，以及联系这四个方面的语法质量、语义质量和语用质量三个关系。其中，建模语言与应用领域的适配性、建模语言与开发小组的适配性、开发小组与应用领域的适配性、需求模型对用户需求的实际意义，以及语义质量、模型构造对建模语言的语法质量等是影响软件需求分析可靠性的主要因素，建立软件需求分析的可靠性框架对于确保整个软件可靠性体系是十分重要的。三、注意需求分析中使用语言的语法质量，语法质量的目标是语法的正确性，即所有语句在句法上完整，不准使用需求说明语言中不曾定义的符号，保证所有语句均满足语法规则。实践表明，错误的预防、检测和更正是语法质量保证的三种基本手段。其中预防错误是拒绝在模型中加入错误的语句；而检测错误则是通过模型的构造发现错误；更正错误是用正确的语句替换错误的语句。前两者可以通过需求说明语言的形式预防来完成，后者则较难自动化。语义质量是需求模型有效性和完备性的保证。有效性要求模型中的所有语句都正确且与用户需求相关；完备性要求模型包含领域中关于问题的所有相关语句。需求模型与领域越相似，其语义质量越高。但对实际问题，不可能达到彻底的有效性和完备性，因而较为实际的目标是在约定的可信度下的有效性和完备性。多数提高模型质量的方法都依赖于人们对模型具体内容的理解，即语用手段。一致性检测往往可自动完成，而不必真正理解给出的模型。语用质量影响人们对表达同一意义的多种表达方式的选择，其目标是可理解性。它不仅要使需求模型能被理解，而且要确保开发人员理解该模型。与语义质量目标一样，在可理解性中也需要引入可信度，任何有助于理解需求模型的手段都可以纳入达到语用目标的有益途径。在软件需求分析过程中，用户需求中有时已经包含了用户对可靠性的要求，这样，需求分析人员只需将其可靠性要求和其它要求一起进行细化，并以规定的要求和形式形成能综合反映可靠性要求的规格说明即可。因为软件需求分析是一项纯智力活动，所以需要在这一过程中、尤其在需求分析的后期，进行有效的评审和验证，这是发现需求分析错误和缺陷的最有效的办法。当然，它们也只能发现需求分析中的错误和缺陷，并不能保证需求分析没有错误和缺陷。此时，采用基于严格数学正确性证明和公理证明的非形式化正确性证明方法，会收到意想不到的效果。综上，软件的可靠性保障就是运用合适的定性和定量分析方法对软件的可靠性进行分析、容错和纠错的过程，同时对测试中收集的各种可靠性指标数据进行评估，并返回对照初始设计时的需求分析对照，发现问题并提出解决措施，在周而复始的不断测评中提升软件系统的可靠性。现实实践中，因使用的可靠性评估软件不同，可靠性评估的误差难免，但通过测试将收集的故