Применение программного обеспечения в критичных областях науки и производства требует гарантии высокого уровня его надежности. Анализ эффективности методов и средств обеспечения требуемого уровня надежности предполагает наличие математического аппарата, способного представить объективную оценку параметров надежности. В данной работе представлены аналитические выражения, позволяющие оценить ряд параметров надежности программного обеспечения с учетом его архитектуры и взаимосвязи программных компонентов. В статье рассмотрены условные и безусловные вероятности сбоя различных компонентов программного обеспечения, представлены формулы для расчета среднего времени простоя, среднего времени появления сбоя, вероятности безотказной работы. Предложенный подход проиллюстрирован решением практического примера оценки надежности программного обеспечения с двухуровневой архитектурой. Кроме этого, показано, что надежность может быть повышена за счет введения избыточных версий компонентов программного обеспечения.
Application of software in critical areas of science and industry requires the guarantees of high level of the reliability. Analysis of the effectiveness of methods and tools that provide required level of the reliability assumes the existence of mathematical apparatus allowing the objective evaluation of reliability parameters. This paper presents the analytical expressions allowing the software reliability parameters assessment taking into account software architecture and interrelationship of software components. The article describes the conditional and unconditional probability of failures of various software components. It presents equations for the calculation such reliability parameters as mean time to repair, mean time to failure, and probability of failure-free operation. The proposed approach is illustrated by an example of the evaluation of reliability of software with bi-level architecture. Additionally, it is shown that the software reliability can be improved by introducing redundant versions of software components.
1. Буторов В.В. Оценка надежности клиент-серверных приложений корпоративной системы управления предприятием / В.В. Буторов, С.В. Тынченко, Р.Ю. Царев // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 5. – Ч. 3. – C. 488–492.
2. Кузнецов А.С. Многоэтапный анализ архитектурной надежности и синтез отказоустойчивого программного обеспечения сложных систем: монография / А.С. Кузнецов, С.В. Ченцов, Р.Ю. Царев. – Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2013. – 143 с.
3. Любицын В.Н. Необходимость разработки надежного программного обеспечения как вызов современности / В.Н. Любицын // Вестник ЮУрГУ. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. – 2012. – № 23. – С. 26–29.
4. Модель анализа надежности распределенных вычислительных систем / Р.Ю. Царев, А.Н. Пупков, М.А. Огнерубова, М.В. Сержантова, Н.А. Бесчастная // Вестник СибГАУ. – 2013. – Вып. 1 (47). – С. 86–91
5. Павловская О.О. Статические методы оценки надежности программного обеспечения / О.О. Павловская // Вестник ЮУрГУ. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. – 2009. – № 26 (159). – С. 35–37.
6. Практическая реализация надежностного анализа архитектуры программной системы / Е.В. Гражданцев, М.А. Русаков, О.И. Завьялова, Р.Ю. Царев // Вестник СибГАУ. – 2008. – Вып. 1 (18). – С. 37–40.
7. Царев Р.Ю. К проблеме оценки надежности сложных программных систем / Р.Ю. Царев, А.В. Штарик, Е.Н. Штарик // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. – 2015. – Т. 8. – № 1. – С. 33–47.
8. Царев Р.Ю. Методология многоатрибутивного формирования мультиверсионного программного обеспечения сложных систем управления и обработки информации: монография / Р.Ю. Царев; Краснояр. гос. аграр. ун-т. – Красноярск, 2011. – 210 с.
9. Avizienis A., Chen L. On the implementation of N-version programming for software fault-tolerance during program execution (1977) In Proc. IEEE Comput Soc Int Comput Software & Appl Conf, COMPSAC '77, pp. 149–155.
10. Hac A. Using a software reliability model to design a telecommunications software architecture (1991) IEEE Transactions on Reliability, 40 (4), pp. 488–494.