試論軟件的可靠性及其保證（四）

    測試前要確定測試標準、規(guī)范，測試過程中要建立完整的測試文檔，把軟件置于配置控制下，用形式化的步驟去改變它，保證任何錯誤及對錯誤的動作都能及時歸檔。
　　測試規(guī)范包括以下三類文檔：砂塵試驗箱
　　(1)測試設計規(guī)范：詳細描述測試方法，規(guī)定該設計及其有關測試所包括的特性。還應規(guī)定完成測試所需的測試用例和測試規(guī)程，規(guī)定特性的通過/失敗判定準則。
　　(2)測試用例規(guī)范：列出用于輸入的具體值及預期輸出結果。規(guī)定在使用具體測試用例時對測試規(guī)程的各種限制。
　　(3)測試規(guī)程規(guī)范：規(guī)定對于運行該系統(tǒng)和執(zhí)行的測試用例來實現(xiàn)有關測試所要求的所有步驟。
　　測試的方法多種多樣：
　　(1)走查（Walk-through），即手工執(zhí)行，由不同的程序員(非該模塊設計者)讀代碼，并進行評論。
　　(2)機器測試，對給定的輸入不會產(chǎn)生不合邏輯的輸出。
　　(3)程序證明或交替程序表示。
　　(4)模擬測試，模擬硬件、I/O設備等。
　　(5)設計審查，關于設計的所有各方面的小組討論會，砂塵試驗箱利用所獲得的信息，找出缺陷及違反標準的地方等。
　　以上可以交替并行循環(huán)執(zhí)行，在實際測試過程中要使用測試工具提率。
　　除正常的測試之外，還要對軟件進行可靠性測試，確保軟件中沒有對可靠性影響較大的故障。制定測試計劃方案，按實際使用的概率分布隨機選擇輸入，準確記錄運行時間和結果，并對結果進行評價。
　　沒有錯誤的程序同永動機一樣是不可能達到的。一般常用排錯方法有試探法、追溯法、歸納法、演繹法。還要使用適當?shù)呐佩e工具，如UNIX提供的sdb和dbx編碼排錯工具，這些排錯工具只有瀏覽功能，沒有修改功能，是實際的找錯工具。
　　6.容錯設計
　　提高可靠性的技術一般可以分為兩類，一類是避免故障，砂塵試驗箱在開發(fā)過程中，盡可能不讓差錯和缺陷潛入軟件，這類常用的技術有：
　　算法模型化，把可以保證正確實現(xiàn)需求規(guī)格的算法模型化。
　　模擬模型化，為了保證在確定的資源條件下的預測性能的發(fā)揮，使軟件運行時間、內(nèi)存使用量及控制執(zhí)行模型化。
　　可靠性模型，使用可靠性模型，從差錯發(fā)生頻度出發(fā)，預測可靠性。
　　正確性證明，使用形式符號及數(shù)學歸納法等證明算法的正確性。
　　軟件危險分析與故障樹分析：從設計或編碼的結構出發(fā)，追蹤軟件開發(fā)過程中潛入系統(tǒng)缺陷的原因。
　　分布接口需求規(guī)格說明：在設計的各階段使用形式的接口需求規(guī)格說明，以便驗證需求的分布接口實現(xiàn)可能性與完備性。
　　這些技術一般都需要比較深厚的數(shù)學理論知識和模型化技術。
　　另一類就是采用冗余思想的容錯技術。
　　容錯技術的基本思想是使軟件內(nèi)潛在的差錯對可靠性的影響縮小控制到zui低程度。
　　軟件的容錯從原理上可分為錯誤分析、破壞程度斷定、砂塵試驗箱錯誤恢復、錯誤處理四個階段。
　　常用的軟件容錯技術有N-版本技術、恢復塊技術、多備份技術等。
　　N-版本程序設計是依據(jù)相同規(guī)范要求獨立設計N個功能相等的程序(即版本)。獨立是指使用不同的算法，不同的設計語言，不同的測試技術，甚至不同的指令系統(tǒng)等。
　　恢復塊技術是使用自動前向錯誤恢復的故障處理技術。
　　以上這些技術可參考有關文獻，這里要說的是防錯性程序設計，在程序中進行錯誤檢查。被動的防錯性技術是當?shù)竭_檢查點時，檢查一個計算機程序的適當點的信息。主動的防錯性技術是周期性地搜查整個程序或數(shù)據(jù)，或在空閑時間尋找不尋常的條件。采用防錯性程序設計，是建立在程序員相信自己設計的軟件中肯定有錯誤這一基礎上的，有的程序員可能對此不大習慣，砂塵試驗箱因為他可能太相信自己，相信自己的程序只有很少錯誤，甚至沒有錯誤，作為一個項目管理員應該能說服他或者強制他采用這種技術，雖然在設計時要花費一定的時間，但這對提高可靠性很有用。