قابلیت اطمینان برای تبادلات داده ای تضمین شده روی شبکه در شرایط اضطراری یک ضرورت است.قابلیت اطمینان هنگام تحقق نیازمندیهای امنیتی و حصول سطح مطلوب در دسترس بودن سامانه یک منفعت مضاعف است.قابلیت اطمینان برای کسب رضایت مشتری و تحقق منفعت بالقوه یک پیش شرط است. قابلیت اطمینان کیفیتی عملیاتی - اجرایی است.تعریف قابلیت اطمینان : احتمال عملکرد بدون نقصان و شکست یک قطعه نرم افزار طی یکدورۀ زمانی معین و در یک شرایط محیطی معین را قابلیت اطمینان آن نرم افزار میگویند .قابلیت اطمینان یک مؤلفه به توانمندیهای درونی آن وابسته است.قابلیت اطمینان یک سامانۀ نرم افزاری به مؤلفه های خاص ارتباطات بین مؤلفه ها و محیط اجرایی وابسته است. ارزیابی قابلیت اطمینان به دو روش انجام میشود شبیه سازی تحلیلی روشهای مبتنی بر مشاهدات شبیه سازی معمولا به فعالیتهایی مانند تخمین و پیش بینی منجر میشود.مشاهدات نیز معمولا به آزمون و اندازه گیری ختم میگردد. طراحی روشی یکپارچه برای ارزیابی قابلیت اطمینان ضروری است. هدف این مقاله ارائۀ چنین روشی است.نشان میدهیم چگونه روشهای موجود در قالب یک چرخۀ طراحی منسجم یکپارچه میگردند.این روش یکپارچه را زنجیره ای از ابزارها حمایت خواهند کرد.در این روش تمامی فعالیتهای مرتبط با ارزیابی قابلیت نرم افزار در سطح مؤلفه ها و در سطح سیستم تجمیع میشوند. در این مقاله ارزیابی قابلیت اطمینان به عنوان بخشی از فرایند ارزیابی کیفیت نرم افزار مورد بحث قرار گرفت. از آنجا که قابلیت اطمینان مؤلفه و قابلیت اطمینان سامانۀ نهایی متقابلاً بر یکدیگر مؤثر هستند. بنابراین نیازمند روشی یکپارچه هستیم تا به تصمیم گیری در مرحلۀ طراحی و انتخاب صحیح و درست مؤلفه کمک نماید. در این مقاله به شرح روشی پرداخته شده است که با استفاده از تخمین ، پیشبینی و اندازه گیری مبتنی بر مدل قابلیت اطمینان مؤلفه ها و تجمیع آن با پیش بینی قابلیت اعتماد کل سامانه به تولید کننده در روشهای تکراری – افزایشی یاری میرساند. با کمک این روش میتوان قابلیت اطمینان مؤلفه هایی که هنوز پیاده سازی نشده اند را تخمین زد ، عدد قابلیت اطمینان مؤلفه ها را اندازه گرفت و چگونگی تأثیر انتخاب مؤلفه های متفاوت در مرحلۀ طراحی بر عدد قابلیت اطمینان را ارزیابی کرد.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
تخمین ، پیش بینی و اندازه گیری قابلیت اطمینان نرم افزارهای مبتنی بر مؤلفه
THE RELIABILITY ESTIMATION, PREDICTION AND MEASURINGOF COMPONENT-BASED SOFTWARE
بحری حسین
مازندران – تحقیقات و علوم اسالمی آزاد دانشگاه
1393بهار زاده : نعمت دکتر آقای جناب استاد
اصلی مرجع The reliability estimation, prediction and
measuring of component-based software Authors : Marko Palviainen∗, Antti Evesti,
Eila Ovaska Journal : The Journal of Systems and
Software Impact Factor: 1.135
2
فهرستمقدمه و اهداف تحقیق1.کارهای پیشین و ادبیات تحقیق2.روش یکپارچه ارزیابی قابلیت اطمینان – 3.
راهکار پیشنهادینتیجه گیری4.کارهای آتی و محدودیتها5.
3
تحقیق اهداف و مقدمه
اول بخش
قابلیت – اهمیت مقدمهاطمینان
شده تضمین ای داده تبادالت برای اطمینان قابلیتیک اضطراری شرایط در شبکه .ضرورتروی است
و امنیتی نیازمندیهای تحقق هنگام اطمینان قابلیتیک سامانه بودن دسترس در مطلوب سطح حصول
مضاعف است.منفعت و مشتری رضایت کسب برای اطمینان قابلیت
یک بالقوه منفعت شرط تحقق است.پیش
5
نرم – معماری اهمیت مقدمهافزار
افزار نرم مهندسی توجه نویندربه :
معماری طراحیها مؤلفه انتخابسیستم تجمیع
بر تمرکز نویسی جایگزین کد. است شده
6
افزار – نرم مهندسی مقدمهمحور - معماری
کلیدی سه محرک افزار عامل نرم مهندسی درمحور – از :معماری عبارتند
پذیری برابر معماریتحمل ارزیابیدر بودن ارزیابی های مؤلفهو معماری کیفیتقابل
سازی پیاده اطمینان اینکه حصول افزاری از نرم سیستم
میکند برآورده را انتظار مورد امکانپذیرنیازمندیهایباشد.
شکست احتمال و نقصان بدون طی عملکرد افزار نرم قطعه یکمعین زمانی یک یکدورۀ� در معین و محیطی قابلیت شرایط را
میگویند ) افزار نرم آن ( .1اطمینان یک اطمینان درونی به مؤلفهقابلیت وابسته توانمندیهای آن
است. یک اطمینان افزاری قابلیت نرم به سامانۀ�
خاص مؤلفه هایها ارتباطات مؤلفه بین اجرایی محیطو
. است وابسته 1- (Rodrigues et al., 2005)
8
قابلیت – ارزیابی مقدمهاطمینان
: میشود انجام روش دو به اطمینان قابلیت ارزیابی تحلیلی شبیه سازی بر مبتنی مشاهداتروشهای
مانند فعالیتهایی به معموال سازی بینی شبیه پیش و .تخمین میشود منجر به معموال نیز گیری مشاهدات اندازه و .آزمون میگردد ختم بینی از پیش است عبارت که است تحلیلی روش یک اطمینان قابلیت
شکست ) احتمال مقدار برای( : PoFمحاسبۀ� هامؤلفه اجرا مسیرهای سامانۀ� و افزاری کل نرم
و آزمون میبرد بهره مشاهده بر مبتنی روشهای از اطمینان قابلیتبرای :PoFمقدار را
ها مؤلفه متفاوت اجرایی مسیرهای در
گیری میکند.اندازه
9
مشترک – عیوب مقدمهبینی پیش روشهای
متنوعی روشهای اطمینان قابلیت بینی پیش برای. است شده ارائه
. میبرند رنج نقصان و کمبود از آنها اغلب مشترک مهمترین عبارت عیوب روشها این اغلب در
از : است پشتیبان ابزارهایفقدان در افزاری تحلیلضعف نرم های مؤلفه اطمینان قابلیت در آنها اعتبارسنجیضعف از حاصل نتایج و روشها
مقاله نویسندگان نظر همکاری به روشها عدم بین ) ضعف) مهمترین سازی استاندارد و هماهنگی
. است شده مطرح روشهای
10
روشی – طراحی لزوم مقدمهیکپارچه
روشی قابلیت یکپارچه طراحی ارزیابی برای. است ضروری اطمینان
. است روشی چنین ارائۀ� مقاله این هدف یک قالب در موجود روشهای چگونه میدهیم نشان
منسجم طراحی .چرخۀ� میگردند یکپارچه را یکپارچه روش ابزارها این از ای حمایت زنجیره
. کرد خواهند روش این فعالیتها در ارزیابی تمامی با مرتبط ی
سطح در افزار نرم سطح مؤلفهقابلیت در و ها.سیستم میشوند تجمیع
11
در – اطمینان قابلیت مقدمهسیستم سطح
مقدار سیستم سطح در اطمینان قابلیت پیشبینی باکلی اطمینان .قابلیت میآید بدست سیستم
: از است عبارت محاسبه مبنای در اطمینان قابلیت مختلف مسیرهایمقدار اجرایی اطمینان قابلیت گرفتن مؤلفهمقدار نظر در با ارتباطها
افزاری وابستگیو نرم سامانۀ� به آن: به سیستم کلی اطمینان قابلیت پیشبینی
های مؤلفه بحرانیشناسائی اثر و سیستم نحوۀ� اطمینان قابلیت بر ها مؤلفه
. میکند کمک
12
قابلیت – بینی پیش مبنای مقدمهسیستم سطح در اطمینان
: بر سیستم سطح در اطمینان قابلیت بینی پیش معماریمدل کاربرینمودارهای سیستم استفادهپروفایل از اطمینان قابلیت ها مقادیر مؤلفه
. است استوار
13
قابلیت ارزیابی فعالیتهایها مؤلفه اطمینان
نیاز سیستم پیش سطح در اطمینان قابلیت ارزیابیاست.
مؤلفه سطح در اطمینان قابلیت ارزیابی فعالیتهایاکتشافی تخمین روش به اطمینان قابلیت بینی ) پیش از مستخرج مدل بر مبتنی اطمینان قابلیت
حاالت ( دیاگراماساس اندازگیری بر مدل بر مبتنی اطمینان قابلیت
مشاهده بر مبتنی مقدار روشهای گیری اندازه به کهمعین اجرای مسیرهای از یک هر در اطمینان قابلیت
میشود منجر
14
در - تحقیق این سهم مقدمهاطمینان قابلیت ارزیابی
1 - تولید که اطمینان قابلیت ارزیابی جهت روشی تعریفراستای : در را کننده
بینی نشده پیش سازی پیاده هنوز که هایی مؤلفه اطیمنان قابلیتاند.
گیری ها اندازه مؤلفه اطمینان قابلیت اثر و کلی ارزیابی اطیمنان قابلیت روی بر ها مؤلفه انتخاب
سیستم . میرساند یاری2 – قابلیت ارزیابی متد جهت ابزارها از ای زنجیره معرفی
شامل : افزار نرمTOPCASED UML مدلسازی برایRAP مدل بر مبتنی اطمینان قابلیت بینی پیش جهتComponentBee بر مبتنی اطمینان قابلیت گیری اندازه جهت
مدل
15
اول بخش خالصه اطمینان قابلیت اهمیت – با آن ارتباط و محور معماری افزار نرم مهندسی
اطمینان قابلیت آن روشهای و اطمینان قابلیت ارزیابی یکپارچۀ� روش یک لزوم و موجود روشهای عیوب
جدید جدید روش از مختصری شرح حاضر مقالۀ� اهداف و نقش
16
ادبیات و پیشین کارهایتحقیق
دوم بخش
پیشین کارهای معماری مدل روی از اطمینان قابلیت ارزیابی افزاری نرم های مؤلفه اطمینان قابلیت آزمون
18
روی ارزیابی از اطمینان قابلیتمعماری مدل
پیشین کارهای معماری مدل روی از اطمینان قابلیت ارزیابی
( : 1 ) هدف بالقوه ) ( شناسائی شکستهای نقصانها اطمینان نظر حصول در طراحی در کیفی نیازمندیهای اینکه از
اند شده گرفته
1 - Dobrica and Niemelä,2002
20
فعالیتهای – پیشین کارهایکیفی ارزیابی با مرتبط
( سامانه حیات چرخۀ به توجه با کیفی ارزیابی بندی ( :1دسته هنگام افزار نرم طراحیکیفیت
( اثر طراحی زمان در اطمینان قابلیت و حمل قابلیت و اصالح قابلیت مانندگذارند (
هنگام افزار نرم اجراکیفیت ( : مشاهده قابل اجرا زمان در امنیت و کارائی ، اطمینان قابلیت مانند
است ( هنگام افزار نرم برداری کیفیت بهره
( قابل برداری بهره هنگام افزار نرم کیفیت از مشتری رضایت میزان مانند. میپذیرد ( تأثیر اجرا زمان کیفی شاخصهای از که است گیری اندازه
قابل برداری بهره و اجرا تا طراحی زمان از که است کیفیتی اطمینان بینی قابلیت و ارزیابی، پیشگیری یا .اندازه است
1 - ISO, 2001
21
مقاالت – پیشین کارهایمروری comparison of software architecture
quality evaluation methods (Dobrica and Niemelä, 2002)
analysis of the output of software quality evaluation methods (Bass et al., 2008)
applicability of the quality evaluation methods to service oriented embedded systems (Ovaska et al., 2009)
22
ارزیابی – روشهای پیشین کارهایمعماری مبنای بر اطمینان قابلیت
ATAM (Bass et al., 2003) ALMA (Bengtsson et al., 2004) QADA (Niemelä and Matinlassi, 2005)
23
روشهای – پیشین کارهایمقاله این با مرتبط
که است روشهایی روی بر تمرکز مقاله این درو گیری اندازه و طراحی هنگام ارزیابی امکان
. میکنند ) ( فراهم را کد روی از اجرا هنگام مشاهده( موضوع با مرتبط طراحی مرحلۀ� ( :1مدلهای
Eclipse Test and Performance Tools Platform (TPTP)
1 - (Burtscher et al., 2005) , 2 - (Hamou-Lhadj and Lethbridge, 2004).
32
رفتار – ارزیابی پیشین کارهای بتنهای کد اجرای فرایند نیست کافیردگیرینتایج ابزارهایی از ضروری بخشهای استخراج جهت
مهندسین که ای بگونه است نیاز آن ارائۀ� و ردگیریکنند تأیید را سامانه رفتار بتوانند
به بویژه ریسمانی چند و گرا شئ های برنامه. نیازمندند خاص ابزارهای
33
رفتار – ارزیابی پیشین کارهای: گرا شء طراحی در برنامه رفتار ارزیابی ابزارهای از برخی
Java PathExplorer (JPaX) (Havelund and Rosu, 2004) JProbe (available at :
http://www.quest.com/jprobe/features-benefits.aspx) The ConcurrencyAnalyser (ConAn) (Long et al., 2003) Jnuke run-time verification and explicit state model-
checking framework for Java programs (Artho et al., 2004)
افزایشی روشی )تکراری ذیل مراحل شامل ( :1است بر تمرکز با نیازمندیها اطمینان شرح قابلیت با مرتبط نیازمندهای افزار معماریطراحی نرم کیفیتارزیابی سازی سامانهپیادهو آزمون اولیه مقایسۀ�سامانه اهداف با نتایجنیازها ) (تکرار و اهداف شدن برآورده عدم نیاز صورت در معماری طراحی مرحلۀ�
1 - (Ovaska et al., 2010)
38
قابلیت ارزیابی یکپارچه روشافزار – نرم معماری طراحی اطمینان
افزار نرم معماری طراحی منطقی خلق معماریها ) ارتباط مؤلفه معماری موجودیتهای با اطمینان قابلیت نیازهای دادن
اتصاالت ( و کاربری مسیرتعریف سناریوهای مبنای بر اجرا های انتخاب و آنها کشف بندی اولیت و موجود های مؤلفه
اولیه مبنای ارزیابی ایستاارزیابی مستنداتارزیابی استفاده مجوزارزیابی
شوند تولید باید که هایی مؤلفه فهرست تهیۀ�
39
قابلیت ارزیابی یکپارچه روشکیفیت – ارزیابی اطمینان
کیفیت ارزیابی ها مؤلفهارزیابی
روش ارزیابی از استفاده با اطمینان اکتشافیقابلیت بینی اطمینان پیش مدل قابلیت بر مبتنی گیری مدل اندازه بر مبتنی اطمینان قابلیت
اساس معماریارزیابی بر سیستم سطح در افزار نرمقبلی مرحلۀ� ارزیابیهای نتایج
طرح معماریارزیابی ضعف شناسائی آن نقاط احتمالی
40
قابلیت ارزیابی یکپارچه روشکیفیت – ارزیابی اطمینان
ی انتخاب ر ا م ع م ۀ ف ل ؤ م یکی ، تخمین ن ی ب ش ی ی یا پ ر گی ه ز ا د ن اطمینان ا قابلیت عددر ا کر ها ت مؤلفه تمامی برای فوق فرایند ی ن ی ب ش ی اطمینان پ قابلیت ر سامانۀ�عدد ب ی ر ا ز ف ا م ر ن
ها مؤلفه برای شده محاسبه مقادیر مبنای
41
اطمینان تخمین قابلیتاکتشافی روش به
3 – 1
اطمینان – قابلیت ارزیابی یکپارچه روشاکتشافی روش به اطمینان قابلیت تخمین
به تخمین هنوز که ای مؤلفه اطمینان قابلیتاست نشده افزوده سامانه معماری
PoF E value (a pi value) تخمین عدد تجربۀمبنای یا کننده استانداردیتولید
است کرده اعالم مؤلفه کننده تهیه که است
43
اطمینان – قابلیت ارزیابی یکپارچه روشاکتشافی روش به اطمینان قابلیت تخمین
مبنا دارد :تجربهاگر بستگی ذیل موارد به اطمینان قابلیت تخمین باشد اعتبار مؤلفهسطحمؤلفه پیچیدگیو اندازه های تجربۀ� مؤلفه سازی مشابه پیادهشرکت شهرت اعتبار کنندۀ و مؤلفهتولید
استخراج ها مرجع میتواند :داده های مؤلفه میدانیداده از عملیاتی برداری بهره مرحلۀ� طی شده اوری جمع های مشابه تاریخیداده کارکرد با هایی مؤلفه از حاصل و منطقی حدس طراحی ) گمان مستندات و مشخصات بر ( 1مبتنی
بسیار روش بر نادقیقاین مبتنی بینی پیش که زمانی تنهای و است – در اطمینان قابلیت بینی پیش برای آن از نباشد دسترس در مدل
. میشود برده بهره سیستم سطح
1 - (Goˇseva-Popstojanova and Kamavaram, 2004)
44
قابلیت بینی پیشمدل بر مبتنی اطمینان
3 - 2
اطمینان – قابلیت ارزیابی یکپارچه روشمدل بر مبتنی اطمینان قابلیت بینی پیش
برای µ مستقال مؤلفه .هر میپذیرد صورت بینی پیش PoF C value (a pi value)
متد پایۀ� بر روش .RAP (1)این میشود انجام روی از اطمینان قابلیت عدد روش این دیاگرام –در
.حاالت میآید بدست مؤلفه
1 - (Immonen, 2006)
46
اطمینان – قابلیت ارزیابی یکپارچه روشمدل بر مبتنی اطمینان قابلیت بینی پیش
: از عبارتند کار مراحلحاالت ترسیم دیاگرامگذر تعریف حاالت PoFو احتمال از یک هر برایمارکوف ترسیم شده مدل نشانگذاری حاالت دیاگرام برایعدد محاسبۀ�PoF_C مارکوف مدل روی از 47
اطمینان – قابلیت ارزیابی یکپارچه روشمدل بر مبتنی اطمینان قابلیت بینی پیش
ۀبرای ب س ا ح تحت PoF_Cعدد م حالت یک ابتداشکست عنوان ( حالت افزوده) دیاگرام به نقص
میگردد. دیگر حالت به حالت یک از گذار احتمال سپس
میشود محاسبه µ .مجددا 48
اطمینان – قابلیت ارزیابی یکپارچه روشمدل بر مبتنی اطمینان قابلیت بینی پیش
: شماره تصویر بصورت حالت دو با دیاگرامی .1مثال بگیرید نظر در شمارۀ تصویر صورت به دیاگرام شکست حالت افزودن میکند 2با تغییر
1تصویر 2تصویر
شکت حالت به گذر با احتمال است حالت PoFبرابر هماناز گذر از : Bبه Aاحتمال است عبارت
( 1 – 0.001 ) * 0.3 = 0.2997
49
اطمینان – قابلیت ارزیابی یکپارچه روشمدل بر مبتنی اطمینان قابلیت بینی پیش
مارکوف مدل داشتن روابط Piبا از استفاده با هامیگردد : محاسبه زیر
زمان هدف در مؤلفه احتماالت بردار .nیافتن است زمانn به زمان آن در شکست احتمال که است وقتی
پایدار و ایستا مقدار نمی.) یک تغییر آن از بیش میرسدکند (
احتماالت خاص) ( بردار زمانی مقطع یک در مختلف حاالت در بودن احتمال
: صفر زمان در مختلف حاالت در بودن احتمال مثال p(0) = (1, 0, 0, 0)
50
اطمینان – قابلیت ارزیابی یکپارچه روشمدل بر مبتنی اطمینان قابلیت بینی پیش
گذار ماتریس
زمان ماتریس در است :صفرگذار زیر بصورت نیز
51
اطمینان – قابلیت ارزیابی یکپارچه روشمدل بر مبتنی اطمینان قابلیت بینی پیش
52
اطمینان – قابلیت ارزیابی یکپارچه روشمدل بر مبتنی اطمینان قابلیت بینی پیش
احتمال بردار داشتن دست در زمان با میتوان nدراحتمال زمان بردار از n + 1در استفاده با را
: آورد بدست زیر رابطۀ�
با شکست حالت در بودن احتمال زمان عدد گذشتمعین) – مقدار ازاء به معین زمان یک پایدار ( nدر
عدد. را مقدار این مفروض مستقلمؤلفۀ PoFمیگرددگویند.
ابزار از استفاده 0.001252عدد RAPبا.n = 3900برای میآید بدست