49771 (Методи оцінки та засоби підвищення надійності програмного забезпечення), страница 4

Дослідження показало, що використання UML діаграм дозволяє на ранніх етапах проектування виявляти помилки у структурі та визначати ті критерії, досягнення яких можливе, виходячи з наявних часових і фінансових ресурсів, і, відповідно, оцінити вартість наступного тестування.

У додатках наведено детальний аналіз катастроф медичного комплексу Therac-25 та ракети Ariane-5, викликаних помилками в ПЗ, та опис експериментальної компонентно-базованої системи “Base - IT.Com”

ВИСНОВКИ

Науковою задачею, вирішеною в дисертаційній роботі, є розроблення моделей оцінки і засобів підвищення надійності програмного забезпечення протягом усього ЖЦ ПЗ з урахуванням сучасних тенденцій у розробленні і тестуванні ПЗ.

При вирішенні задачі отримано такі результати:

Сформульовано концепцію управління надійністю на всьому ЖЦ ПЗ і запропоновано комплекс засобів оцінювання та підвищення надійності компонентно-базованого ПЗ;

Запропоновано узагальнену модель негомогенного пуасонівського процесу, в якій враховані всі переваги базових моделей негомогенного пуасонівського процесу, а також введений додатковий параметр, який характеризує складність програмного проекту та практику проведення тестування з урахуванням процесів навчання.

Проведено чисельне моделювання запропонованої моделі. Експериментальні дані дозволили встановити, що запропонована модель дає більш точні оцінки надійності і відповідає практиці проведення тестування. Параметри моделі були розраховані за методом максимальної правдоподібності, для значення параметру, який характеризує складність та практику проведення тестування запропоновані відповідні рекомендації.

Сформульовано нові критерії і метрики для інтеграційного тестування компонентно-базованого програмного забезпечення, які ґрунтуються на описі структури програмного забезпечення, а саме: критерій покриття операцій інтерфейсу; критерій покриття викликів операцій; критерій покриття активізацій інтерфейсу; критерій покриття послідовностей викликів операцій; критерій покриття послідовностей активізацій; критерій покриття залежностей. Запропоновані формальні критерії дають можливість розробити плани проведення тестування вже на ранніх етапах створення ПЗ.

Розроблено оцінки кількості тестів, необхідних для покриття кожного з розглянутих критеріїв, які дозволяють оцінити вартість тестування на ранніх етапах створення ПЗ, а отже вибрати критерій, якого можна досягти практично, виходячи з наявних фінансових ресурсів і часу.

Визначено метрику відповідності між повідомленнями і переходами (викликами та активізаціями), яка дозволяє одержати більш точні оцінки необхідної кількості тестів та може використовуватися для підтримки рішень при виборі компонента з функціонально еквівалентних йому.

Сформульовано задачі оптимізації процесу тестування, які враховують обмеження фінансових витрат, часу на розроблення та забезпечують необхідний рівень якості ПЗ, що тестується.

Розроблено архітектуру системи автоматизованого проектування ІС, яка враховує аспекти створення програмного продукту, його тестування і управління такими параметрами як вартість проекту, час реалізації та якість.

Запропоновано архітектуру компонентів управління параметрами проекту, управління надійністю ПЗ і модуля високорівневого тестування, які забезпечують управління надійністю ПЗ протягом всіх етапів його ЖЦ.

Спроектовано компонентно-базовану систему віддаленої взаємодії користувача, авіакомпанії, туристичного агентства і банку, на основі якої було зроблене практичне дослідження високорівневого тестування.

Проаналізовано практичну досяжність кожного з запропонованих критеріїв і охарактеризовані типові помилки, які виявляються кожним із критеріїв, що дає можливість підвищити надійність ПЗ.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Дідковська М.В. Аналіз моделей оцінювання надійності програмного забезпечення // Вісник НТУУ “КПІ”. Інформатика, управління та обчислювальна техніка. №41, Київ, 2004. С.103-120.

2. Тимошенко Ю.О., Дідковська М.В., Кобринський С.Ю. Розробка методу функціональної сегментації для тестування програмного забезпечення // Наукові вісті, №5(37), Київ, 2004. С. 48-56.

Запропоновано методику проведення функціональної сегментації для об’єктно-орієнтованого програмного забезпечення.

3. Лунтовский А.О., Дидковская М.В., Глоба Л.С. Программные модели и технологии разработки распределенных информационных систем // Электроника и связь, №9, Киев, 2000. С.15-23.

Здійснено аналіз та моделювання розподілених інформаційних систем.

4. Дідковська М.В. Застосування методу впровадження несправностей при тестуванні достовірно функціонуючих обчислювальних систем // Електроніка і зв’язок, №13, Київ, 2001. С.116-119.

5. Дидковская М.В., Тимошенко Ю.А. Метод внедрения неисправностей как элемент технологической безопасности информационных систем // Электроника и связь, №14, Киев, 2002. С. 165-167.

Розроблена система впровадження несправностей в елементи пам’яті, проведені дослідження їхньої прихованості та виконано аналіз можливості застосування методу в задачах тестування безпеки інформаційних систем.

6. Дідковська М.В., Тимошенко Ю.О. Дослідження прихованості несправностей в обчислювальній системі на базі експериментальної системи впровадження несправностей // Електроніка і зв’язок, №16, Київ, 2002. С. 53-55.

Розроблена експериментальна система впровадження несправностей та виконаний аналіз прихованості несправностей в обчислювальній системі.

7. Дідковська М.В., Тимошенко Ю.О. Оцінювання надійності програмного забезпечення // Електроніка і зв’язок, №19, Київ, 2003. С.6-10.

Здійснено аналіз методів оцінювання програмного забезпечення.

8. Didkovska M. Criteria for integration testing of component-based software // Електроніка і зв’язок, №23, Київ, 2004. С.90-94.

9. Тимошенко Ю.О., Дідковська М.В. Узагальнена модель негомогенного пуасонівського процесу для оцінювання надійності програмного забезпечення // Проблеми програмування №2-3, Київ, 2004. С.480-489.

Запропонована узагальнена модель негомогенного пуасонівського процесу для оцінювання надійності програмного забезпечення. Представлені методи обчислення її параметрів.

10. Дидковская М.В. Метод внедрения неисправностей как элемент технологической безопасности информационных систем // НТУУ КПІ, 2000, ІІ ННПК “Системний аналіз та інформаційні технології”, Київ, 2000. С.146-150.

11. Дидковская М.В., Кобринский С.Ю. Программное внедрение неисправностей как метод оценивания достоверности функционирования вычислительных систем // НТУУ КПІ, 2001, ІІІ МНПК “Системний аналіз та інформаційні технології”, Київ, 2001. С.39-43

Здійснено моделювання методу впровадження несправностей в процесор, проведено дослідження прихованості несправностей та зроблені висновки щодо використання даного методу для оцінювання достовірності функціонування обчислювальних систем.

12. Дидковская М.В. Интеграционное тестирование компонентно-базированного программного обеспечения: критерии, оценки, метод выбора // НТУУ КПІ, 2005, VII МНПК “Системний аналіз та інформаційні технології”, Київ, 2005. С.189.

АНОТАЦІЯ

Дідковська М. В. Методи оцінки та засоби підвищення надійності програмного забезпечення. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – “Автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології” - Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2006.

Дисертація присвячена розробці моделей оцінювання і засобів підвищення надійності програмного забезпечення протягом усього життєвого циклу ПЗ, з урахуванням сучасних тенденцій у розробленні і тестуванні ПЗ.

Запропоновано узагальнену модель оцінювання якості програмного забезпечення на основі негомогенного пуасонівського процесу та обчислено її параметри. Функція інтенсивності виявлення несправностей запропонованої моделі враховує процеси навчання та відображає процес проведення тестування. Експериментальним шляхом доведено її працездатність та переваги порівняно з попередньо існуючими моделями оцінювання надійності.

Розроблено нові критерії та метрики інтеграційного тестування ПЗ з урахуванням новітніх тенденцій до компонентно-базованого програмування та з використанням діаграм UML. Зазначені критерії надають можливість розробити плани проведення тестування на ранніх етапах створення ПЗ та дозволяють отримати перелік об’єктів та подій, які необхідно протестувати для кожного з запропонованих критеріїв. Цей процес легко автоматизується, що є необхідною складовою загального процесу автоматизації тестування, а також обов’язковим компонентом при перевірці якості спроектованого тесту.

Ключові слова: програмне забезпечення, надійність ПЗ, моделі оцінювання надійності ПЗ, тестування ПЗ, інтеграційне тестування ПЗ, критерії та метрики, компонентно-базоване ПЗ, автоматизація тестування.

АННОТАЦИЯ

Дидковская М.В. Методы оценки и средства повышения надежности программного обеспечения. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 - "Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии" - Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", Киев, 2006.

Диссертация посвящена разработке моделей оценки и средств повышения надежности программного обеспечения на протяжении всего жизненного цикла ПО, с учетом современных тенденций в разработке и тестировании ПО.

Предложена обобщенная модель оценивания качества программного обеспечения на основе негомогенного пуассоновского процесса и вычислены ее параметры по методу максимального правдоподобия. Функция интенсивности выявления неисправностей данной модели учитывает процессы обучения и отображает ход проведения тестирования. Экспериментальным путем доказана работоспособность и определены преимущества новой модели оценивания надежности по сравнению с уже существующими.

Модели оценивания надежности применяются после того, как ПО создано и для их правильной работы требуется значительное количество статистических данных про отказы. Для получения оценок по мере разработки ПО, а также обеспечения надежности, применяется тестирование.

Проведенное исследование функционального тестирования показало, что данный вид тестирования характеризуется очень большим количеством необходимых тестов, более того возникают сложности при обеспечении независимости этих тестов.

Учитывая современные тенденции к использованию компонентно-базированного программирования, в котором зачастую компоненты представлены, как “черные ящики”, и доступны лишь их автоматы состояний, а не сам исходный код, автором было показано, что классические методы структурного тестирования с уровнем абстракции равным уровню операторов языка программирования не применимы. Возникла необходимость в разработке специализированных критериев для интеграционного тестирования, которые будут работать на ином уровне абстракции, и учитывать предоставляемые автоматы состояний компонентов, а также ставить акцент именно на взаимодействии между модулями, а не на их внутренней работе.

С данной целью были разработаны новые критерии и метрики интеграционного тестирования ПО с учетом новейших тенденций к компонентно-базированному созданию ПО и с использованием диаграмм UML, а именно: критерий покрытия операций интерфейса, критерий покрытия вызовов операций, критерий покрытия активизаций интерфейса, критерий покрытия последовательностей вызовов операций, критерий покрытия последовательностей активизаций и критерий покрытия зависимостей.

Проведен анализ практической достижимости каждого из предложенных критериев, который показал, что критерии, связанные с учетом контекста данных (критерий покрытия активизаций, покрытия последовательностей активизаций, покрытия зависимостей), являются более ресурсоемкими по времени и финансовым затратам, но при этом обеспечивают более качественную проверку надежности ПО. Наиболее сложным для практической реализации является критерий покрытия зависимостей. Наиболее простыми являются критерии покрытия операций интерфейса, вызовов операций и последовательностей вызовов операций, однако, они зачастую не обеспечивают требуемую надежность проверки. Компромиссными вариантами в отношении затраты/качество являются критерии покрытия активизаций и последовательностей активизаций. Они наиболее оптимальны для практического применения.

В работе была представлена классификация тестов на основе жизненного цикла ПО, и охарактеризованы типовые ошибки, выявляемые каждым из критериев, что дает возможность повысить надежность ПО.

Предложенные критерии предоставляют возможность разработать планы проведения тестирования на ранних этапах создания ПО и позволяют получить перечень объектов и событий, которые необходимо протестовать для каждого из предложенных критериев. Данный процесс легко автоматизируется, а это является необходимой составляющей общего процесса автоматизации тестирования, а также обязательным компонентом при проверке качества спроектированного теста.

Ключевые слова: программное обеспечение, надежность ПО, модели оценивания надежности ПО, тестирование ПО, интеграционное тестирование ПО, критерии и метрики, компонентно-базированное ПО, автоматизация тестирования.

SUMMARY

Didkovska M.V. Estimation methods and means of software reliability increase. – Manuscript.