基于AADL的嵌入式软件可靠性建模与评估

论文摘要

随着嵌入式软件的规模不断增大,复杂度迅速增加,嵌入式软件可靠性模型的建立越来越困难,模型不能很好地反映构件间的依赖关系。如何尽早建立软件可靠性模型,降低建模的复杂度,使模型反映出故障在构件之间的传播关系,是软件可靠性研究工作中的一个重要问题。AADL(Arichitecture Analysis and Design Language)作为一种针对嵌入式软件的体系结构建模语言,其概念框架为解决上述问题提供了途径。本文在对软件可靠性理论和AADL进行深入分析和研究的基础上,提出了基于AADL的嵌入式软件可靠性建模方法。文中首先以AADL结构模型为基础,通过AADL流信息确定构件间的故障传播路径,刻画构件发生故障后对其他构件的影响,同时使用流终点构件确定系统的失效,刻画不同构件对系统可靠性的影响,之后采用AADL错误模型机制建立可靠性模型的形式化描述。在此基础上,通过将AADL可靠性模型转换为广义随机Petri网可靠性模型,实现了软件可靠性的自动化定量评估。最后,采用本文设计并开发的AADL可靠性评估器对一个典型实例进行可靠性评估与分析,验证本文提出的可靠性建模与评估方法的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文背景
• 1.2 研究内容与意义
• 1.3 国内外研究现状分析
• 1.3.1 软件可靠性模型研究现状
• 1.3.2 AADL研究现状
• 1.4 本文的组织结构
• 第二章 软件可靠性与AADL
• 2.1 软件可靠性理论
• 2.1.1 软件可靠性的定义
• 2.1.2 软件失效机理
• 2.1.3 软件可靠性特点
• 2.1.4 软件可靠性工程
• 2.1.5 软件可靠性度量参数
• 2.1.6 软件可靠性模型
• 2.2 AADL及其工具
• 2.2.1 AADL概念框架
• 2.2.2 AADL附件
• 2.2.3 AADL开发环境
• 第三章 基于AADL的嵌入式软件可靠性建模评估框架
• 3.1 可靠性建模框架
• 3.2 可靠性评估框架
• 3.3 可靠性评估工具
• 第四章 基于AADL的嵌入式软件可靠性建模
• 4.1 错误模型建立框架
• 4.2 单独构件模型
• 4.3 故障传播
• 4.3.1 故障传播的过程
• 4.3.2 错误模型的故障传播描述
• 4.3.3 故障传播路径
• 4.4 系统失效模型
• 第五章 基于AADL的嵌入式软件可靠性评估
• 5.1 广义随机Petri网
• 5.1.1 Petri网模型
• 5.1.2 GSPN
• 5.2 GSPN可靠性模型
• 5.2.1 建模方法
• 5.2.2 可靠性评估原理
• 5.3 AADL可靠性模型到GSPN可靠性模型的转换
• 5.3.1 单独构件的模型转换
• 5.3.2 故障传播的转换
• 5.4 可靠性评估器的设计与实现
• 5.4.1 体系结构设计
• 5.4.2 评估自动化
• 5.4.4 可靠性分析方法
• 第六章 实例验证
• 6.1 飞行管理系统
• 6.2 可靠性建模
• 6.3 模型转换
• 6.4 评估器运行结果
• 第七章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 在研期间研究成果