2.5.2　軟件失效

軟件失效（Software Failure）是指軟件運(yùn)行過(guò)程中，規(guī)定功能的終止。該定義包含三方面的含義：一是軟件系統(tǒng)不能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和條件下完成規(guī)定的功能，喪失對(duì)用戶(hù)預(yù)期服務(wù)的能力；二是功能單元執(zhí)行所要求功能的能力終結(jié)；三是軟件操作偏離用戶(hù)需求。與硬件不同，軟件不會(huì)因?yàn)榄h(huán)境應(yīng)力作用而疲勞，也不會(huì)隨時(shí)間推移而磨損和耗散，軟件壽命失效可能是因?yàn)橛布勖拢S機(jī)失效通常由設(shè)計(jì)過(guò)程中所遺留的內(nèi)部缺陷所致。

2.5.2.1　軟件失效與軟件缺陷的關(guān)系

在特定的條件下，缺陷被激活，誘發(fā)軟件失效。由于軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及缺陷產(chǎn)生機(jī)理的復(fù)雜性，執(zhí)行路徑不能完全準(zhǔn)確刻畫(huà)軟件的失效行為。對(duì)于呈分立狀態(tài)的軟件系統(tǒng)，狀態(tài)數(shù)往往比其駐留環(huán)境的非重復(fù)狀態(tài)數(shù)大得多，軟件失效可能是單個(gè)缺陷或缺陷組合所致。圖2-16形象地給出了軟件失效與軟件缺陷的關(guān)系。

軟件缺陷是一種內(nèi)在的物理及靜態(tài)存在，而軟件失效則是一種動(dòng)態(tài)行為。如果軟件存在缺陷，對(duì)于確定的輸入或其組合，會(huì)將處于休眠狀態(tài)的內(nèi)部缺陷激活，導(dǎo)致軟件失效。來(lái)源于系統(tǒng)的物理或人為環(huán)境錯(cuò)誤等也是導(dǎo)致軟件失效的重要原因。同一缺陷在不同條件下被激活，可能產(chǎn)生不同失效及組合。軟件測(cè)試過(guò)程中，受輸入制約，直觀呈現(xiàn)出的往往是單點(diǎn)失效，從而掩蓋了軟件缺陷的本質(zhì)。

對(duì)于大型復(fù)雜軟件系統(tǒng)，因其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、系統(tǒng)的多功能性、運(yùn)行場(chǎng)景的多變性、使用環(huán)境的極端性，支持這種復(fù)雜情形的開(kāi)銷(xiāo)往往存在顯著的差異，尤其是對(duì)于智能軟件系統(tǒng)，具有非確定性和確定性相結(jié)合的缺陷觸發(fā)與傳播機(jī)理，對(duì)軟件缺陷及失效機(jī)理的認(rèn)識(shí)將變得更加困難，似乎已無(wú)路可循，難道得另辟蹊徑？

抽象系統(tǒng)功能模式是執(zhí)行一個(gè)輸入域I到輸出域的映射。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，從輸入域I中選擇一個(gè)輸入點(diǎn)序列，輸入空間分別是錯(cuò)誤輸入子空間及激活缺陷的輸入子空間(Iafi) ，系統(tǒng)失效域?yàn)?/p>

當(dāng)輸入軌跡進(jìn)入時(shí)，缺陷被激活，誘發(fā)系統(tǒng)失效。選擇輸入點(diǎn)時(shí)，對(duì)應(yīng)一個(gè)非零的系統(tǒng)失效概率p，無(wú)論選擇什么輸入點(diǎn)，p都暫時(shí)不變。假設(shè)離散系統(tǒng)概率為

若為與輸入相關(guān)的執(zhí)行時(shí)間，那么不論選擇什么樣的輸入點(diǎn)，當(dāng)te→0 時(shí)，失效率為

2.5.2.2　失效率

工程上，用失效率度量軟件失效。軟件失效率（Software Failure Rate）是指軟件在時(shí)刻尚未發(fā)生失效的條件下，在t時(shí)刻之后的單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的概率，有時(shí)稱(chēng)之為風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)（Hazard Function）。根據(jù)定義，可以得到

由于f(t) 是隨機(jī)變量的密度函數(shù)，那么式（2-9）可表示為

在初始條件R(0)=1 時(shí)，求解該常微分方程可得到

如果λ(s) 為常數(shù)，則可以得到

2.5.2.3　失效強(qiáng)度

失效強(qiáng)度（Software Failure Intensity）是指在單位時(shí)間內(nèi)，軟件失效的機(jī)會(huì)或可能性，即在時(shí)間區(qū)間上，當(dāng)時(shí)，軟件故障數(shù)的期望值與該時(shí)間區(qū)間的長(zhǎng)度之比的極限值。在非齊次泊松過(guò)程模型中，用表示故障數(shù)的期望值，f(t) 表示失效強(qiáng)度。有