基于随机Petri网的软件可靠性分析研究

摘要

随着软件系统应用范围的日趋广泛，我们的日常生活越来越依赖应用软件所提供的服务，目前软件已经应用于航空航天、核电技术、军事、电子机械、金融等许多重要的特殊工程领域，在这些应用领域里，一个小的软件故障可能会导致灾难性的生命和财产损失。同时随着近年来软件规模越来越大，软件系统的复杂性也急剧地增加，解决软件可靠性问题变得越来越迫切。
　　 软件可靠性分析主要分为软件可靠性建模和可靠性指标分析。其中软件可靠性建模在可靠性分析起着核心的作用，目前所提出的模型大部分是基于故障树进行分析，不能全面地描述系统的动态行为，因而存在一定的应用范围和条件的局限性，不能很好地适应复杂多变的应用环境的需求；在可靠性指标分析方面，目前的计算方法大多只能针对失效的稳定状态进行可靠性分析，因此无法掌握整个系统的可靠度动态的变化趋势；此外，大多数软件失效是随机的、间歇的，软件可靠性模型在形式上符合随机过程的特性，这使得在可靠性分析中，时间比其他的特性更加重要。
　　 本文首先把随机Petri网应用于可靠性建模，随机Petri网把时间参数与变迁关联，有助于定义可靠性模型的动态行为。同时本文通过比较随机Petri网及软件可靠性技术的概念、特点及它们之间的关系，从软件故障产生与传递的表述方面着眼给出了具体的可靠性建模方法；然后，针对随机Petri网应用中常常会碰到的复杂的空间爆炸问题给出了两种解决方案；其次，引入了一种计算瞬时可靠度的方法对简化后的随机Petri网进行分析，提高了评价和预测可靠性的精确度和正确性，并且所获得的结果有助于实时监控软件运行一定时间内的可靠性变化情况，从而可以指导可靠性设计的后期开发；最后，通过实验结果验证了该可靠性分析方法的可行性及有效性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究内容及其创新点

1.3.1论文研究内容

1.3.2创新点

1.4论文组织结构

第二章Petri网与随机Petri网

2.1 Petri 网

2.1.1 Petri网的描述能力

2.1.2 Petri网基本概念

2.1.3 Petri网的行为特性

2.2随机Petri网

2.2.1随机Petri网的基本概念

2.2.2随机Petri网的主要类型

2.2.3随机Petri网的特点

2.2.4随机Petri网的分解压缩技术

2.3本章小结

第三章软件可靠性

3.1 软件可靠性

3.1.1软件可靠性定义与特点

3.1.2软件可靠性主要指标

3.2软件可靠性模型

3.2.1软件可靠性模型的分类

3.2.2软件可靠性模型的评价标准

3.3软件失效的分类

3.4本章小结

第四章基于随机Petri网的可靠性分析方法

4.1 基于随机Petri网的可靠性模型

4.1.1软件系统的分解

4.1.2软件故障产生原因表述

4.1.3随机Petri网的事件逻辑表述能力

4.2基于随机Petri网的可靠性分析

4.2.1马尔可夫过程

4.3 随机Petri网的马尔可夫分析法

4.4缓解状态空间爆炸方法

4.4.1随机Petri网模型基本结构的化简

4.4.2 Petri网瞬时状态的层次压缩方法

4.5本章小结

第五章实例分析

5.1 实例描述

5.2 系统可靠性分析

5.3 结果分析

第六章总结与展望

6.1本文所作工作

6.2不足与展望

参考文献

致 谢

附录A(攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目)