架构设计笔记-9-软件可靠性

news2024/11/26 3:38:37

知识要点

综合知识

案例分析

1.可靠性特性，软硬件可靠性对比

论文

1.论软件可靠性设计技术的应用

知识要点

软件架构需求过程主要是获取用户需求，标识系统中所要用到的构件，并进行架构需求评审。其中，标识构件又详细地分为生成类图、对类图进行分组和将类打包成构件 3 个步骤。

软件构件指软件系统中具有一定意义的、相对独立的构成成分，是可以被重用的软件实体，构件提供了软件重用的基本支持。构件有以下几个基本属性：

构件是可独立配置的单元，因此构件必须自包容。
构件强调与环境和其他构件的分离，因此构件的实现是严格封装的，外界没机会或没必要知道构件内部的实现细节。
构件可以在适当的环境中被复合使用，因此构件需要提供清楚的接口规范，可以与环境交互。
在任何环境中，最多仅有特定构件的一份副本。

硬件可靠性设计技术：故障树分析（FTA），失效模式与效应分析（FMEA）。

软件可靠性设计技术：

容错设计技术：适用于软件失效后果特别严重的场合。如飞行控制系统，空中交通管制系统，核反应堆安全控制系统等。
1. 恢复快设计：选择一组操作作为容错设计单元，从而把普通的程序块变成恢复块。被选择用来构造恢复快的程序块可以是模块，过程，子程序和程序段等。一个恢复块包含有若干个功能相同，设计差异的程序块文本，每一时刻有一个文本处于运行状态。一旦该文本出现故障，则用备份文本加以替换，从而构成“动态冗余”。
2. N版本程序设计：核心是通过设计出多个模块或不同版本，对于相同初始条件和相同输入的操作结果，实行多数表决，防止其中某一软件模块/版本的故障提供错误服务，以实现软件按容错。
3. 冗余设计：实现原理是在一套完整的软件系统之外，设计一种不同路径，不同算法或不同实现方法的模块或系统作为备份，在出现故障时可以使用冗余部分进行替换，从而维持软件系统的正常运行。
检错设计技术：缺点是不能自动解决故障，出现故障后必须人工干预。
降低复杂度设计技术：思想是在保证实现软件功能的基础上，简化软件结构，缩短程序代码长度，优化软件数据流向，降低软件复杂度，从而提高可靠性。
系统配置技术：系统配置中的容错，提高系统整体可靠性。
1. 双机热备技术：采用“心跳”保证主备系统的联系。有三种工作模式：双机热备模式（Active/Standby），双机互备模式，双机双工模式。
2. 服务器集群技术：一组相互独立的服务器在网络中组合成为单一的系统工作，并以单一系统的模式加以管理。