软件可靠性(
软件 Reliability)指的是软件产品在特定条件下和指定时间内完成预期功能的能力。这种能力不仅受到软件自身缺陷和误差的影响,还与系统输入和使用情况相关。
软件可靠性这一概念由美国IEEE计算机学会在1983年进行了明确定义,并随后被美国标准化研究所采纳为国家标准。1989年,中国也接受了这一定义作为国家标准。该定义包含两个层面的意义:一是指在特定条件下,在指定时间段内,软件不会导致系统失效的概率;二是指在指定时间段内,软件能够在所述条件下执行所需功能的能力。这个概率取决于系统输入以及软件中存在的故障,后者又决定了系统输入是否会触发已经存在于软件中的故障。
软件可靠性涉及软件能否满足既定功能的要求。当软件未能达到预期效果时,通常是由软件中的错误引起的。这些错误可能是软件开发各个阶段中人为失误的结果,包括需求分析定义错误、设计错误、编码错误、测试错误和文档错误。为了尽可能早地发现并解决这些问题,应尽早识别和纠正错误,以防止它们在整个开发流程中扩散。此外,软件可靠性的另一重要影响因素是健壮性,即软件对非法输入的容忍程度。因此,提升软件可靠性本质上就是减少错误并增强健壮性。
软件可靠性与硬件可靠性相比,具有显著的区别。首先,硬件存在老化和损耗的现象,其失效通常是由于物理故障而导致的,表现为浴盆曲线现象;而软件不存在此类物理变化,虽然可能存在陈旧过时的问题,但并不遵循浴盆曲线规律。其次,硬件可靠性的决定因素主要是时间,而软件可靠性的决定因素则是与输入数据相关的软件错误,更多地依赖于人的因素。第三,硬件可以通过维修或替换失效组件的方式来恢复功能,而软件只能通过重新设计来解决问题。第四,对于硬件可以采取预防性维护技术来预防故障,而软件则无法采用类似的技术。第五,针对软件和硬件的不同特点,可靠性测试和技术的发展路径也有所不同。第六,尽管
冗余技术可用于提高硬件可靠性,但对于相同的软件来说,冗余并不能提高其可靠性。第七,硬件可靠性评估的方法已经标准化,并形成了完善的理论体系,而软件可靠性验证方法尚未建立完备的理论基础。第八,硬件可靠性已经有成熟的市场,而软件市场的成熟度相对较低。第九,软件错误往往是永久的并且可重现的,而某些瞬态的硬件错误可能会被误认为是软件错误。总的来说,软件可靠性相对于硬件可靠性更加难以保障,即使是在航空航天等关键领域的软件系统,其可靠性仍然低于硬件可靠性一个数量级。
随着软件系统规模日益庞大和复杂,确保其可靠性变得愈发困难。特别是在航空、航天等领域,软件可靠性至关重要。在银行业务等服务行业中,软件可靠性直接影响企业的声誉和发展竞争力。然而,很多软件项目的开发过程中并未明确提出可靠性要求,这使得开发商倾向于关注其他方面,如速度、结果准确性及用户体验,而忽视了可靠性。最终,这些软件在投入使用后暴露出大量的可靠性问题,增加了维护难度和工作量,甚至可能导致软件无法实际使用的情况。