Reliability, Availability and Maintainability

1. Software Engineering Gruppe 8 Reliability, Availability and Maintainability Hege K. JohansenHerman KolåsMarianne E. AtesTom Vidar LundeMarit FindenJonas LillevoldAndré Johansen

2. Software Engineering Gruppe 8 Reliability, Availability, Maintainability En bil er pålitelig dersom: - den fungerer i lange tidsperioder uten at det kreves vedlikehold.  - den har lange perioder med konsistent, ønskelig adferd mellom vedlikeholds periodene.

3. Software Engineering Gruppe 8 Reliability, Availability, Maintainability En bil er tilgjengelig dersom: - du kan bruke den når du trenger den.

4. Software Engineering Gruppe 8 Reliability, Availability, Maintainability En bil er vedlikeholdbar dersom:  - Det er lett å skaffe reservedeler - Det som regel går an å reparere den Raskt

5. Software Engineering Gruppe 8 Reliability, Availability, Maintainability Det samme gjelder for software systemer. Vi vil at systemet skal være pålitelig, fungere bra i lange tidsperioder, og være tilgjengelig når vi trenger det. Dersom det trengs vedlikehold, skal dette kunne skje effektivt slik at det kjapt kan bli tilgjengelig igjen.

6. Software Engineering Gruppe 8 Reliability, Availability, Maintainability Det er ikke alltid mulig å foreta direkte målinger av disse karakteristikkene, og dette kan gjøre det spesielt vanskelig å forsikkre seg om at våre krav er oppfyllt. Vi blir nødt til å foreta indirekte målinger for å anslå hvordan systemet fyller kravene på disse punktene.

7. Software Engineering Gruppe 8 Reliability, Availability, Maintainability Software pålitelighet er et mål på hvor sannsynlig det er at produktet vil fungere feilfritt i et gitt tids- intervall. Påliteligheten angis med et tall fra 0 til 1.Jo nærmere 1 desto mer pålitelig.

8. Software Engineering Gruppe 8 Reliability, Availability, Maintainability Software tilgjengelighetDette er et mål på hvor sannsynlig det er at produktet har fullstendig funksjonalitet på et gitt tidspunkt. Tilgjengeligheten angis med et tall fra 0 til 1.Jo nærmere 1 desto mer tilgjengelig.

9. Software Engineering Gruppe 8 Reliability, Availability, Maintainability Software vedlikeholdbarhet Dette er et mål på hvor sannsynlig det er at vedlikehold kan gjennomføres innenfor bestemte tidsrammer ved hjelp av stadfestede prosedyrer og ressurser. Vedlikeholdbarheten angis med et tall fra 0 til 1.Jo nærmere 1 desto mer vedlikeholdbart.

10. Software Engineering Gruppe 8 Reliability, Availability, Maintainability Siden pålitelighet, tilgjengelighet, og vedlikeholdbarhet måles ut fra hvilke feil som oppstår, er vi avhengige av et ferdig produkt for å kunne teste disse egenskapene.

11. Software Engineering Gruppe 8 Reliability, Availability, Maintainability Vi antar at vi klarer å finne roten til feilen vi finner, for så å løse dette problemet. I realiteten er det sannsynlig at vi kommer til å skape nye tilstander i systemet som vi på forhånd ikke hadde forventet. Disse tilstandene kan forårsake at uoppdagede feil får konsekvenser for systemet. Vi ønsker i denne prosessen å redusere sannsynligheten for at feil skal oppstå, men på kort sikt kan vi risikere at sannsynligheten øker når vi retter våre feil.

12. Software Engineering Gruppe 8 Reliability, Availability, Maintainability Vi kan overvåke et system og registrere lengden av feilfrie tidsperioder for å kontrollere utviklingen med hensyn til pålitelighet. Vi kan da bygge opp en tabell, graf, eller liknende for å illustrere dette. Det vi da ofte vil oppdage er at vi også sent i utviklingsprosessen vil ha perioder med veldig lav pålitelighet. Dette skyldes bla. de nye tilstandene som oppstår ved retting av enkelte feil.

13. Software Engineering Gruppe 8 Reliability, Availability, Maintainability Selv om disse dataene kan gi oss en viss ide om påliteligheten til systemet, er det for mange usikkerheter i luften til at vi kan forutse hvor lang neste feilfrie periode er. Disse usikkerhetene kan deles inn i kategorier

14. Software Engineering Gruppe 8 Reliability, Availability, Maintainability type-1 unsertainty Dette er vår usikkerhet angående hvordan systemet kommer til å bli brukt. Vi vet ikke nøyaktig hvilke input som blir sendt til systemet, og i hvilken rekkefølge de kommer. Selv om vi hadde hatt en komplett oversikt over de ulike feilene i systemet så ville vi ikke hatt anledning til å finne ut hvilken feil som kom til å gjøre seg gjeldende, og når dette ville skje.

15. Software Engineering Gruppe 8 Reliability, Availability, Maintainability type-2 unsertainty Denne kommer av vår manglende evne til å se hvilke konsekvenser fjerning av feil fører med seg. Når vi har fikset en feil, er vi ikke sikkre på at vi gjorde dette fullstendig og riktig. Vi vet heller ikke hvor mye dette kommer til å øke påliteligheten.

16. Software Engineering Gruppe 8 Reliability, Availability, Maintainability Time to failure kan noteres slik: t1, t2, t3, t4, t5, ..., t i – 1 Gjennomsnittet av disse tidene kalles mean time to failure (MTTF). Vi kan uttrykke påliteligheten (reliability) med følgende formel: R = MTTF / ( 1 + MTTF )

17. Software Engineering Gruppe 8 Reliability, Availability, Maintainability Når en feil opppstår taper vi tid på at feilen må lokaliseres og fikses. Gjennomsnittet av disse tidene kaller vi Mean Time to Repair (MTTR).

18. Software Engineering Gruppe 8 Reliability, Availability, Maintainability Vi måler tilgjengeligheten ved å finne Mean Time between Failures (MTBF). Denne finner vi slik: MTBF = MTTF + MTTR For å presentere dette som et tall mellom 0 og 1, bruker vi formelen: A = MTBF / ( 1 + MTBF )

19. Software Engineering Gruppe 8 Reliability, Availability, Maintainability Når noe er vedlikeholdbart ønsker vi å redusere MTTR. Vi bruker derfor formelen: M = 1 / ( 1 + MTTR )

20. Software Engineering Software Engineering Gruppe 8 Gruppe 8 Reliability Stability and Growth • Måle pålitelighet • Forbedring i programvare? • Mindre feil? • Interfailure times • Uendret  reliability stability • Øker  reliability growth

21. Software Engineering Software Engineering Gruppe 8 Gruppe 8 Reliability Stability and Growth • Vanskelig å forutse feil i system • Forskjell mellom hardware og software • Feil i hardware • Kan ikke si nøyaktig når feil i hardware vil inntreffe • Men kan si noe om sannsynligheten innenfor et gitt tidsrom

22. Software Engineering Gruppe 8 Reliability Stability and Growth • Eksempel: bildekk • Slites ut i gjennomsnitt etter 10 år • Hva med feil-sannsynligheten? • Går ikke fra 0 til 1 over natten • Starter på 0 når dekket er nytt • Endrer seg sakte mot 1 etter hvert som det nærmer seg 10 års bruk

23. Software Engineering Gruppe 8 Reliability Stability and Growth • Kan visualisere økende sannsynlighet ved å tegne en graf • Formen på kurven avhenger av: • Dekkmateriale • Design • Type kjøring • Vekt av bil Feil sannsynlighet 1 0 5 10 Tid (år)

24. Software Engineering Gruppe 8 Reliability Stability and Growth • Benytter samme fremgangsmåte ved modellering av programvare-svikt • Definerer en probability density function, f av tiden t, f(t) • Beskriver når programvaren sannsynligvis vil feile

25. Software Engineering Gruppe 8 Reliability Stability and Growth • Eksempel: feil i del av programvare • Vil feile innen 24 timer • Fordi man til slutt vil få en buffer overflow • Kan inntreffe i hvilket som helst 1-times intervall i løpet av disse 24 timene

26. Software Engineering Gruppe 8 Reliability Stability and Growth • 24 timer = 86400 sekunder • Probability density function blir da: • 1/86400 for hver t mellom 0 og 86400 • 0 for hver t større enn 86400 Sannsynlighet f(t) Uniform i intervallet 0 < t < 86400 1/86400 0 86400 t (tid i sekunder)

27. Sannsynlighet t1 t2 Tid Software Engineering Gruppe 8 Reliability Stability and Growth • Ikke hver funksjon er uniform • Hvordan fange feilene i en passende funksjon? • Funksjon f(t), tidsintervall [t1, t2] • sannsynligheten for feil mellom t1 og t2 blir integralet

28. Software Engineering Gruppe 8 Reliability Prediction • Bygge modeller for pålitelighet • Bruke tidligere informasjon om feil i systemer • Eksempel: interfailure times tabell • Forutse når neste feil vil inntreffe • Gj.snitt av to foregående  finne tredje

29. Software Engineering Gruppe 8 Reliability Prediction • Ser av tabellen at t2 = 30 og t3 = 113 • Forutser at tid til neste feil blir: T4 = (t2 + t3)/2 = 143/2 = 71.5 • Fortsetter beregning for hver observasjon: • for i = 5, man har t3 = 113 og t4 = 81, og T5 blir da 97 • for i = 6, man har t4 = 81 og t5 = 115, og T6 blir da 98 • for i = 7, man har t5 = 115 og t6 = 9, og T7 blir da 62 osv… • Bruker dataene til grafisk å representere predicted mean time to failure.

30. Software Engineering Gruppe 8 Reliability Prediction • Mer sofistikerte pålitelighetsmodeller • Noen modeller antar at endringer i hvordan systemet oppfører seg er den samme uansett hva slags feil som blir rettet opp • Andre modeller gjenkjenner at feil er ulike, effekten av retting også

31. Software Engineering Gruppe 8 Reliability Prediction • Gode pålitelighetsmodeller tar for seg begge typer usikkerhet om pålitelighet • type-1 og type-2 usikkerhet • Man differensierer pålitelighetsmodeller ved måten de behandler type-2 usikkerhet

32. Software Engineering Gruppe 8 Reliability Prediction • Jelinski-Moranda modellen • Første, mest kjente pålitelighetsmodellen • Antar at det ikke finnes type-2 usikkerhet • Allment brukte Musa modellen er basert på Jelinski-Moranda • Littlewood modellen • Mer realistisk enn Jelinski-Moranda • Behandler hver opprettede feil’s bidrag til pålitelighet som en uavhengig vilkårlig variabel • Bruker 2 kilder av usikkerhet; dobbelt stokastisk