ما هو اختبار الموثوقية؟ (مثال)

ما هو اختبار الموثوقية؟

اختبار الموثوقية اختبار الموثوقية هو عملية اختبار برمجية تتحقق من قدرة البرنامج على تنفيذ عملية خالية من الأخطاء في بيئة معينة لفترة زمنية محددة. الغرض من اختبار الموثوقية هو التأكد من أن المنتج البرمجي خالٍ من الأخطاء وموثوق بدرجة كافية للغرض المتوقع منه.

الموثوقية تعني "الخضوع لنفس الشيء"، وبعبارة أخرى، كلمة "موثوق" تعني أن شيئًا ما يمكن الاعتماد عليه وأنه سيعطي نفس النتيجة في كل مرة. وينطبق الشيء نفسه على اختبار الموثوقية.

مثال على اختبار الموثوقية

تبلغ احتمالية تشغيل جهاز كمبيوتر في متجر لمدة ثماني ساعات دون أن يتعرض للتعطل 99%؛ وهذا ما يشار إليه بالموثوقية.

يمكن تصنيف اختبار الموثوقية إلى ثلاثة أقسام،

• تصميم
• مقاسات
• تحسين

الصيغة التالية تستخدم لحساب احتمال الفشل.

Probability = Number of failing cases/ Total number of cases under consideration

العوامل المؤثرة على موثوقية البرمجيات

1. عدد الأخطاء الموجودة في البرنامج
2. الطريقة التي يستخدمها المستخدمون لتشغيل النظام

يعد اختبار الموثوقية أحد المفاتيح لتحسين جودة البرامج. يساعد هذا الاختبار على اكتشاف العديد من المشكلات في تصميم البرنامج ووظائفه.

الغرض الرئيسي من اختبار الموثوقية هو التحقق مما إذا كان البرنامج يلبي متطلبات موثوقية العميل.

سيتم إجراء اختبار الموثوقية على عدة مستويات. سيتم اختبار الأنظمة المعقدة على مستوى الوحدة والتجميع والنظام الفرعي والنظام.

لماذا اختبار الموثوقية؟

يتم إجراء اختبار الموثوقية لاختبار أداء البرنامج في ظل ظروف معينة.

الهدف من وراء إجراء اختبار الموثوقية هو،

1. للعثور على هيكل تكرار الفشل.
2. للعثور على عدد حالات الفشل التي تحدث هو مقدار الوقت المحدد.
3. لاكتشاف السبب الرئيسي للفشل.
4. لإجراء اختبار أداء وحدات مختلفة من التطبيقات البرمجية بعد إصلاح الخلل.

بعد إصدار المنتج أيضًا، يمكننا تقليل احتمالية حدوث العيوب وبالتالي تحسين موثوقية البرنامج. بعض الأدوات المفيدة لهذا هي - تحليل الاتجاه، المتعامد خلل التصنيف والأساليب الرسمية وما إلى ذلك.

أنواع اختبارات الموثوقية

يتضمن اختبار موثوقية البرامج اختبار الميزات، اختبار الحملو اختبار الانحدار

اختبار الميزة:-

يتحقق الاختبار المميز من الميزة التي يوفرها البرنامج ويتم إجراؤه بالخطوات التالية: -

• يتم تنفيذ كل عملية في البرنامج مرة واحدة على الأقل.
• تم تقليل التفاعل بين العمليتين.
• يجب التحقق من تنفيذ كل عملية بشكل صحيح.

اختبار الحمل:-

عادة، سيكون أداء البرنامج أفضل في بداية العملية، وبعد ذلك، سيبدأ في التدهور. يتم إجراء اختبار التحميل للتحقق من أداء البرنامج في ظل الحد الأقصى من عبء العمل.

اختبار الانحدار:-

يُستخدم اختبار الانحدار بشكل أساسي للتحقق مما إذا كان قد تم تقديم أي أخطاء جديدة بسبب إصلاح الأخطاء السابقة. يتم إجراء اختبار الانحدار بعد كل تغيير أو تحديث لميزات البرنامج ووظائفه.

كيفية إجراء اختبار الموثوقية

يعد اختبار الموثوقية مكلفًا مقارنة بأنواع الاختبارات الأخرى. لذا فإن التخطيط والإدارة السليمة مطلوبان أثناء إجراء اختبار الموثوقية. يتضمن ذلك عملية الاختبار التي سيتم تنفيذها، وبيانات بيئة الاختبار، وجدول الاختبار، ونقاط الاختبار، وما إلى ذلك.

للبدء باختبار الموثوقية، يجب على المختبر أن يستمر في اتباع الأشياء،

• تحديد أهداف الموثوقية
• تطوير الملف التشغيلي
• تخطيط وتنفيذ الاختبارات
• استخدم نتائج الاختبار لاتخاذ القرارات

كما ناقشنا سابقًا، هناك ثلاث فئات يمكننا من خلالها إجراء اختبار الموثوقية، - النمذجة والقياس والتحسين.

المعلمات الرئيسية المشاركة في اختبار الموثوقية هي: -

• احتمالية التشغيل بدون فشل
• طول مدة التشغيل بدون فشل
• البيئة التي يتم تنفيذها فيها

الخطوة 1) النمذجة

يمكن تقسيم تقنية نمذجة البرمجيات إلى فئتين فرعيتين:

1. نمذجة التنبؤ

2. نمذجة التقدير

• ويمكن الحصول على نتائج ذات مغزى من خلال تطبيق النماذج المناسبة.
• يمكن إجراء الافتراضات والتجريدات لتبسيط المشكلات، ولن يكون هناك نموذج واحد مناسب لجميع المواقف. والاختلافات الرئيسية بين النموذجين هي:-

المشكلات	نماذج التنبؤ	نماذج التقدير
مرجع البيانات	ويستخدم البيانات التاريخية	ويستخدم البيانات الحالية من تطوير البرمجيات.
عند استخدامها في دورة التطوير	وعادة ما يتم إنشاؤه قبل مراحل التطوير أو الاختبار.	سيتم استخدامه عادةً لاحقًا في دورة حياة تطوير البرمجيات.
الإطار الزمني	وسوف يتنبأ بالموثوقية في المستقبل.	وسوف يتنبأ بالموثوقية سواء في الوقت الحاضر أو ​​في المستقبل.

الخطوة 2) القياس

لا يمكن قياس موثوقية البرمجيات بشكل مباشر؛ وبالتالي، يتم أخذ العوامل الأخرى ذات الصلة في الاعتبار لتقدير موثوقية البرامج. تنقسم الممارسات الحالية لقياس موثوقية البرمجيات إلى أربع فئات:-

القياس 1: مقاييس المنتج

مقاييس المنتج هي مزيج من 4 أنواع من المقاييس:

• حجم البرنامج: - سطر التعليمات البرمجية (LOC) هو أسلوب أولي بديهي لقياس حجم البرنامج. يتم احتساب كود المصدر فقط في هذا المقياس، ولن يتم احتساب التعليقات والبيانات الأخرى غير القابلة للتنفيذ.
• وظيفة نقطة متري:- وظيفة بونت متري هي طريقة لقياس وظائف تطوير البرمجيات. وسوف يأخذ في الاعتبار عدد المدخلات والمخرجات والملفات الرئيسية وما إلى ذلك. فهو يقيس الوظائف المقدمة للمستخدم وهو مستقل عن لغة البرمجة.
• تعقيد يرتبط بشكل مباشر بموثوقية البرنامج، لذا فإن تمثيل التعقيد أمر مهم. يحدد المقياس الموجه نحو التعقيد مدى تعقيد بنية التحكم في البرنامج من خلال تبسيط الكود إلى تمثيل رسومي.
• مقاييس تغطية الاختبار:- إنها طريقة لتقدير الخطأ والموثوقية من خلال استكمال اختبارات المنتجات البرمجية. تعني موثوقية البرنامج أن وظيفة تحديد ما إذا كان النظام قد تم التحقق منه واختباره بالكامل.

القياس 2: مقاييس إدارة المشروع

• لقد أدرك الباحثون أن الإدارة الجيدة يمكن أن تؤدي إلى منتجات أفضل.
• يمكن للإدارة الجيدة تحقيق موثوقية أعلى باستخدام عمليات التطوير وإدارة المخاطر وإدارة التكوين بشكل أفضل.

القياس 3: مقاييس العملية

ترتبط جودة المنتج ارتباطًا مباشرًا بالعملية. يمكن استخدام مقاييس العملية لتقدير ومراقبة وتحسين موثوقية وجودة البرامج.

القياس 4: مقاييس الخطأ والفشل

تُستخدم مقاييس الأعطال والفشل بشكل أساسي للتحقق مما إذا كان النظام خاليًا تمامًا من الأعطال. يتم جمع أنواع الأعطال التي تم العثور عليها أثناء عملية الاختبار (أي قبل التسليم) وكذلك الأعطال التي أبلغ عنها المستخدمون بعد التسليم، وتلخيصها وتحليلها لتحقيق هذا الهدف.

يتم قياس موثوقية البرمجيات من حيث متوسط ​​الوقت بين حالات الفشل (MTBF). يتكون MTBF من

• متوسط ​​الفشل (MTTF): هو الفارق الزمني بين فشلين متتاليين.
• متوسط ​​وقت الإصلاح (MTTR): هو الوقت اللازم لإصلاح العطل.

MTBF = MTTF + MTTR

الموثوقية للبرامج الجيدة هي رقم بين 0 و 1.

تزداد الموثوقية عند إزالة الأخطاء أو الأخطاء من البرنامج.

الخطوة 3) التحسين

يعتمد التحسين بشكل كامل على المشكلات التي حدثت في التطبيق أو النظام، أو خصائص البرنامج. ووفقًا لتعقيد وحدة البرنامج، ستختلف طريقة التحسين أيضًا. هناك قيدان رئيسيان، الوقت والميزانية، سيحدان من الجهود المبذولة لتحسين موثوقية البرنامج.

طرق أمثلة لاختبار الموثوقية

يتعلق اختبار الموثوقية بممارسة تطبيق لاكتشاف الأعطال وإزالتها قبل نشر النظام.

هناك ثلاث طرق رئيسية تستخدم لاختبار الموثوقية

• موثوقية الاختبار وإعادة الاختبار
• موثوقية النماذج الموازية
• اتساق القرار

أدناه حاولنا شرح كل ذلك بمثال.

موثوقية الاختبار وإعادة الاختبار

لتقدير موثوقية الاختبار وإعادة الاختبار، ستقوم مجموعة واحدة من الممتحنين بإجراء عملية الاختبار بفارق بضعة أيام أو أسابيع فقط. يجب أن يكون الوقت قصيرًا بدرجة كافية حتى يمكن تقييم مهارات الممتحنين في هذا المجال. يتم تقدير العلاقة بين درجات الممتحنين من إدارتين مختلفتين من خلال الارتباط الإحصائي. يوضح هذا النوع من الموثوقية مدى قدرة الاختبار على إنتاج درجات ثابتة ومتسقة عبر الزمن.

موثوقية النماذج الموازية

تحتوي العديد من الاختبارات على صيغ متعددة من أوراق الأسئلة، وتوفر هذه النماذج المتوازية من الاختبارات الأمان. يتم تقدير موثوقية النماذج المتوازية من خلال تطبيق النموذجين من الاختبار على نفس المجموعة من الممتحنين. يتم ربط درجات الممتحن في النموذجين من الاختبار لتحديد مدى تشابه وظائف النموذجين. يعد تقدير الموثوقية هذا مقياسًا لمدى إمكانية توقع درجات الممتحنين المتسقة عبر نماذج الاختبار.

اتساق القرار

بعد إجراء موثوقية الاختبار وإعادة الاختبار وموثوقية النموذج الموازي، سنحصل على نتيجة الممتحنين إما بالنجاح أو الرسوب. يتم تقدير موثوقية قرار التصنيف هذا بموثوقية اتساق القرار.

أهمية اختبار الموثوقية

مطلوب إجراء تقييم شامل للموثوقية لتحسين أداء منتجات وعمليات البرمجيات. سيساعد اختبار موثوقية البرامج مديري البرامج وممارسيها إلى حد كبير.

للتحقق من موثوقية البرنامج عن طريق الاختبار:-

1. يجب تنفيذ عدد كبير من حالات الاختبار لفترة ممتدة لتحديد المدة التي سيتم فيها تنفيذ البرنامج دون فشل.
2. يجب أن يتوافق توزيع حالات الاختبار مع ملف التشغيل الفعلي أو المخطط له للبرنامج. وكلما زاد تكرار تنفيذ وظيفة من وظائف البرنامج، زادت النسبة المئوية لحالات الاختبار التي يجب تخصيصها لهذه الوظيفة أو المجموعة الفرعية.

أدوات اختبار الموثوقية

بعض أدوات اختبار الموثوقية المستخدمة لموثوقية البرامج هي:

1.WEIBULL++: - حياة الموثوقية تحليل البيانات

2. RGA: - تحليل نمو الموثوقية

3. RCM: - الصيانة المتمحورة حول الموثوقية

الملخص

يعد اختبار الموثوقية جزءًا مهمًا من برنامج هندسة الموثوقية. وبشكل أكثر دقة، فهو روح برنامج هندسة الموثوقية. علاوة على ذلك، تم تصميم اختبارات الموثوقية بشكل أساسي للكشف عن أوضاع فشل معينة ومشاكل أخرى أثناء اختبار البرامج.

In هندسة البرمجياتيمكن تصنيف اختبار الموثوقية إلى ثلاثة أقسام،

• تصميم
• مقاسات
• تحسين

العوامل المؤثرة على موثوقية البرمجيات

• عدد الأخطاء الموجودة في البرنامج
• الطريقة التي يستخدمها المستخدمون لتشغيل النظام