Основные определения. 
Надежность программного обеспечения систем обработки данных

В теории надежности существуют свои основные понятия. К ним в первую очередь относятся понятия надежности. Надежность есть свойство аппаратуры сохранять свои основные характеристики в определенных пределах при данных условиях эксплуатации. Приведенное определение надежности относится к техническим понятиям, но в несколько измененной форме оно может быть использовано в других областях, в том числе в теории информации.

Следует определить термин «надежность программного обеспечения». Принято считать, что надежность есть вероятность того, что при функционировании системы в течение некоторого периода времени не будет обнаружено ни одной ошибки [1]. По своим последствиям эти ошибки далеко не одинаковы, поэтому надежность должна быть определена как функция не только частоты ошибок, но и их серьезности, т. е. надежность программного обеспечения является функцией воздействия ошибок на пользователя системы. Наиболее краткое толкование термина надежности программного обеспечения в соответствии с последним подходом следующее. Надежность программного обеспечения — это вероятность безотказного выполнения прогонов программ [2].

Отказ программного обеспечения — появление в программном обеспечении ошибки, то есть программное обеспечение не выполняет того, что пользователю разумно от него ожидать. В общем случае под ошибкой подразумевается дефект, погрешность или неумышленное искажение объекта или процесса.

Возможно рассматривать надежность программного обеспечения, учитывая его как продукт производственно-технического назначения. Исходя из этого, надежность программного обеспечения — это комплексное свойство, состоящее, как и в случае технических объектов, из набора характеристик. Это корректность, устойчивость, восстанавливаемость и исправляемость программного обеспечения. В зависимости от области приложения программного обеспечения влияние каждого из этих свойств на интегральную характеристику надежности может быть различным. Наиболее общими из составляющих надежности следует считать корректность и устойчивость программ. Корректность — статическое свойство программы, определенное только в области изменения исходных данных. Устойчивость же зависит от уровня неустраненных дефектов и ошибок, и способности ПС реагировать на их проявления так, чтобы это не отражалось на показателях надежности.

Надежность функционирования программного обеспечения наиболее емко характеризуется устойчивостью или способностью к безотказному функционированию и восстанавливаемостью работоспособного состояния после произошедших сбоев и отказов. Иначе говоря, в процессе работы надежно может функционировать даже программа с ошибками. Если не фиксируется отказ, то такие ошибки не влияют на показатели надежности программного обеспечения.

Восстанавливаемость характеризуется полнотой и длительностью восстановления функционирования программ в процессе перезапуска (рестарта).

В основе теории надежности лежат понятия о двух возможных состояниях объекта или системы: работоспособном и неработоспособном. Работоспособным называется такое состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции с параметрами, установленными технической документацией. В процессе функционирования возможен переход объекта из работоспособного состояния в неработоспособное и обратно. С этими переходами связаны события отказа и восстановления.

Далее определим некоторые понятия [4].

Под информационной системой (ИС) в теории надежности принято понимать совокупность подсистем или элементов, функционально объединенных в соответствии с некоторым алгоритмом взаимодействия при выполнении заданной задачи в процессе применения по назначению.

Программное средство (ПС) — совокупность программ, позволяющих реализовать алгоритм обработки данных средствами вычислительной техники.

Программное обеспечение (ПО) — совокупность программных средств, обеспечивающих реализацию целей систем обработки данных и управления.

Применение основных понятий теории надежности сложных систем к оценке качества комплексов программ позволяет адаптировать и развивать эту теорию в особом направлении — надежности программного обеспечения. Предметом изучения теории надежности программного обеспечения является работоспособность сложных программ обработки информации в реальном времени. К задачам теории и анализа надежности программного обеспечения можно отнести следующие [3]:

• — формулирование основных понятий, используемых при исследовании и применении показателей надежности;
• — выявление и исследование основных факторов, определяющих характеристики надежности сложных программных комплексов;
• — выбор и обоснование критериев надежности для комплексов программ различного типа и назначения;
• — исследование дефектов и ошибок, динамики их изменения при отладке и сопровождении, а также влияние на показатели надежности программного обеспечения;
• — исследование и разработка методов структурного контроля и защиты от искажений программ, вычислительного процесса и данных путем использования различных видов избыточности и помехозащиты;
• — разработка методов и средств определения и прогнозирования характеристик надежности в жизненном цикле комплексов программ с учетом их функционального назначения, сложности, структурного построения, технологии разработки.

Результаты решения этих задач являются основой для создания современных сложных программных средств с заданными показателями надежности.

Для установления степени работоспособности системы, локализации отказов, определения их причин предназначены методы и средства диагностического контроля, которые делят на тестовые и функциональные. При тестовом диагнозе используются исходные данные и эталонные результаты, которые позволяют оценить работоспособность определенных компонент системы. Основные задачи функциональной диагностики включают в себя:

• — контроль исправности системы программного обеспечения и полного соответствия ее состояния и функций технической документации;
• — проверку работоспособности системы и возможности выполнения всех функций в заданном режиме работы в любой момент времени;
• — поиск, выявление и локализацию источников и результатов сбоев, отказов и неисправностей в системе.