К. М. Лавріщева програмна інженерія підручник Київ, 2008
 Скачать 5.23 Mb.
|
|
9.1. Модель якості програмних систем Якість ПС – це відносне поняття, що має сенс тільки з урахуванням реальних умов його застосування, тому вимоги до якості висуваються відповідно до умов та конкретної сфери їхнього використання. Якість характеризується трьома аспектами: якість програмного продукту, якість процесів ЖЦ й якість супроводу або впровадження (рис. 9.1). Розділ 9 253 Рис. 9.1. Основні аспекти якості ПС Аспект, пов'язаний із процесами ЖЦ, визначає ступінь формалізації, вірогідності процесів ЖЦ з розроблення ПС, а також верифікацію й валідацію проміжних і кінцевих результатів на цих процесах. Пошук й усунення помилок у готовому ПС проводиться за допомогою методів тестування, які зменшують кількість помилок і підвищують якість цього продукту. Якість продукту досягається процедурами контролю проміжних продуктів під час процесів ЖЦ, перевіркою їх на досягнення необхідної якості, а також методами супроводу продукту. Ефект від впровадження ПС великою мірою залежить від знань обслуговуючого персоналу функцій продукту й правил їхнього виконання. Модель якості програмного забезпечення (рис. 9.2) має чотири рівні подання. Перший рівень подання відповідає визначенню характеристик (показників) якості ПС, кожна з яких відображає окреме уявлення користувача про якість. Відповідно до стандарту [1–4] у модель якості входить шість характеристик або шість показників якості: 1) функціональність (functionality); 2) надійність (realibility); 3) зручність (usability); 4) ефективність (efficiency); 5) супровід (maitainnability); 6) мобільність (portability). Другому рівнюподання відповідають атрибути для кожної характеристики якості, які деталізують різні аспекти конкретної характеристики. Набір атрибутів характеристик якості використовується для оцінки якості. Третій рівень подання призначено для виміру якості за допомогою метрик, кожна з яких відповідно до стандарту [1] визначається як комбінація методу виміру атрибута й шкали виміру значень атрибутів. Для оцінки атрибутів якості на процесах ЖЦ (при перегляді документації, програм і результатів тестування програм) використовуються метрики із заданою цінною вагою для нівелювання результатів метричного аналізу сукупних атрибутів конкретного показника і якості в цілому. Атрибут якості визначається за допомогою однієї або декількох методик оцінки на процесах ЖЦ і на завершальному процесі розроблення ПС. Четвертий рівеньподання – це оцінний елемент метрики (вага), що використовується для оцінки кількісного або якісного значення окремого атрибута показника ПС. Залежно від призначення, особливостей та умов супроводу вибираються найважливі характеристики якості та їхні атрибути. 254 Розділ 9 Повнота функцій Точність Інтероперабельність Захищеність Узгодженість Функціональність Завершеність Відмово стійкість Відновлюваність Узгодженість Надійність Зрозумілість Засоби навчання Привабливість Узгодженість Зручність застосування Простота аналізу Простота змін Стабільність Простота тестування Узгодженість Супровід Реактивність Застосування ресурсів Узгодженність Ефективність Простота адаптації Простота налагодження Сумісність Замінність Узгодженість Переносність Я кі с т ь П С Атрибути Показники-характеристики Рис. 9.2. Модель характеристик якості Розділ 9 255 Вибрані атрибути та їхні пріоритети відображаються у вимогах на розробку систем або використовуються відповідні пріоритети еталона класу ПС, до якого це ПС належить. 9.1.1. Стандартні показники якості Короткий опис семантики характеристик моделі якості наведено в табл. 9.1, а їхній змістовний опис – нижче. * Таблиця 9.1 – Коротка характеристика показників якості Показник Опис властивостей показника Функціональні сть Група властивостей ПС, що обумовлює його здатність виконувати певний перелік функцій, які задовольняють потреби відповідно до призначення Надійність Група властивостей, що обумовлює здатність ПС зберігати працездатність і перетворювати вихідні дані на результат за встановлений період часу, характер відмов якого є наслідком внутрішніх дефектів й умов його застосування Зручність застосування Сукупність властивостей ПС для передбачуваного кола користувачів й освоєння, що характеризують його простоту і адаптації до умов, що змінюються, експлуатації, стабільність роботи й підготовки даних, зрозумілість результатів, зручності внесення змін у програмну документацію й програми Супровід Група властивостей, що визначає зусилля, необхідні для виконання, пристосовність до діагностики відмов і наслідків внесення змін, модифікації й атестації ПС, що модифікується Раціональність Група властивостей, що характеризується ступенем відповідності використовуваних ресурсів середовища до функціонування рівня якості (надійності), функціонування ПС за заданих умов застосування Переносність Група властивостей ПС, що забезпечує його пристосовність для перенесення з одного середовища функціонування в інші, зусилля для перенесення й адаптації ПС до нового середовища функціонування 1. Функціональність – сукупність властивостей, що визначають здатність ПС виконувати перелік функцій у певному середовищі відповідно до вимог щодо обробки й загальносистемних засобів. Функція розглядається як певна впорядкована послідовність дій для задоволення споживацьких нахилів. Функції бувають цільові (основні) і допоміжні. До атрибутів функціональності належать: функціональна повнота – властивість компонента, що визначає ступінь достатності основних функцій для розв’язання задач відповідно до призначення ПС; правильність (точність) – атрибут, що визначає ступінь досягнення правильних результатів; інтероперабельність – атрибут, що визначає можливість впливати на ПС спеціальними системами й середовищами (ОС, мережа); 256 Розділ 9 захищеність – атрибут, що вказує на здатність ПС запобігати несанкціонованому доступу (випадковий або навмисний) до програм і даних. 2. Надійність – сукупність атрибутів, які визначають здатність ПС перетворювати вихідні дані на результати за умов, що залежать від періоду часу життя (зношування і старіння не враховуються). Зниження надійності ПС відбувається через помилки у вимогах, проектуванні й виконанні. Відмови й помилки в програмах з'являються на визначеному проміжку часу [5–10]. До атрибутів надійності ПС належать: безвідмовність – атрибут, що визначає здатність ПС функціонувати без відмов (як програми, так й обладнання); стійкість до помилок – атрибут, що вказує на здатність ПС виконувати функції за аномальних умов (збій апаратур, помилки в даних й інтерфейсах, порушення в діях оператора й ін.); відновлюваність – атрибут, що вказує на здатність програми до перезапуску для повторного виконання й відновлення даних після відмов. До певних типів систем (реального часу, радарних, систем безпеки, комунікація й ін.) висуваються вимоги щодо забезпечення високої надійності (неприпустимість помилок, точність, вірогідність, зручність застосування й ін.). Таким чином, надійність ПС значною мірою залежить від кількості не усунутих помилок у процесі розроблення продукта на процесах ЖЦ. Під час експлуатації помилки виявляються й усуваються. Якщо при виправленні помилок не вносяться нові або, принаймні, нових помилок вноситься менше, ніж усувається, то і в процесі експлуатації надійність ПС зростає. Чим інтенсивніший процес експлуатації, тим інтенсивніше виявляються помилки й швидше зростає надійність ПС. До чинників, що впливають на надійність ПС, належать: сукупність загроз, що призводять до несприятливих наслідків і збитків системи або середовища її функціонування; загроза як виявлення порушення безпеки системи; цілісність як здатність системи зберігати стійкість роботи без ризику. Виявлені помилки можуть бути результатом загрози ззовні або відмов, вони підвищують ризик і зменшують деякі властивості надійності системи. Надійність – одна з ключових проблем сучасних програмних систем, і її роль буде постійно зростати, оскільки постійно підвищуються вимоги до якості комп'ютерних систем. Новий напрямок – інженерія програмної надійності (Software reliability engineering) – орієнтується на кількісне вивчення операційної поведінки компонентів системи відносно користувача, який очікує надійну роботу системи [7]. Він складається з: вимірювання надійності, тобто проведення її кількісної оцінки за допомогою передбачень, збирання даних про поведінку системи в процесі експлуатації й сучасних моделей надійності; стратегії й метрики конструювання й вибору готових компонентів, процес розробки компонентної системи, а також середовище функціонування, що впливає на надійність роботи системи; застосування сучасних методів інспектування, верифікації, валідації й тестування під час розроблення систем та їх експлуатації. Розділ 9 257 Верифікація застосовується для встановлення відповідності готового ПС до визначених специфікацій, а валідація – для встановлення відповідності системи до вимог користувача, висунутих замовником. Із сказаного слідує, що оцінка надійності ПС – це трудомісткий процес, що вимагає створення сталої роботи системи щодо помилок ПС, тобто ймовірності того, що система відновиться довільно в певній точці після виникнення і внесення змін через відмови і інші ситуації. 3. Зручність застосування характеризується множиною атрибутів, які вказують на необхідні й достатні умови використання (діалогове або не діалогове) ПС певним колом користувачів для отримання відповідних результатів. У стандарті [3] визначено зручність застосування як специфічну множину атрибутів програмного продукту, що характеризують його ергономічність. До атрибутів зручності застосування належать: зрозумілість – атрибут, що визначає зусилля, витрачені на розпізнавання логічних концепцій та умов застосування ПС; легкість вивчення – атрибут, що визначає зусилля користувачів, спрямовані на визначення застосування ПС шляхом використання операційного контролю, діагностики, а також процедур, правил і документації; оперативність – атрибут, що вказує на реакцію системи під час виконання операцій й операційного контролю; погодженість – атрибут, що визначає відповідність розроблення вимогам стандартів, угод, правил, законів і розпоряджень. 4. Ефективність – множина атрибутів, які визначають взаємозв'язок рівнів виконання ПС, використання ресурсів (засоби, апаратура, матеріали – папір для друкувального пристрою та ін.) і послуг, що виконуються штатним обслуговуючим персоналом та ін. До характеристик ефективності ПС належать: реактивність – атрибут, що вказує на час отклику, обробки й виконання функцій; ефективність ресурсів – атрибут, що визначає кількість і тривалість використовуваних ресурсів при виконанні функцій ПС; погодженість – атрибут, що вказує на відповідність даного атрибута заданим стандартам, правилам та приписам. 5. Супровід – множина властивостей, які вказують на зусилля, що треба витратити для здійснення модифікацій, що містить у собі корегування, удосконалення й адаптацію ПС при зміні середовища, вимог або функціональних специфікацій. Супровід містить у собі такі атрибути: простота аналізу – атрибут, що визначає необхідні зусилля для діагностики відмов або ідентифікації частин, які будуть модифікуватися; змінюваність – атрибут, що визначає видалення помилок у ПС або внесення змін для їхнього усунення, а також введення нових можливостей до ПС або до середовища функціонування; стабільність – атрибут, що вказує на сталість структури й ризик її модифікації; 258 Розділ 9 простота тестування – атрибут, що вказує на зусилля при проведенні валідації й верифікації з метою виявлення невідповідностей вимогам, а також на необхідність проведення модифікації ПС й сертифікації; погодженість – атрибут, що показує відповідність даного атрибута угодам, правилам і приписам стандарту. 6. Переносність – множина показників, що вказують на здатність ПС адаптуватися до роботи в нових умовах середовища виконання. Середовище може бути організаційне, апаратне й програмне. Тому перенесення ПС в нове середовище виконання може бути пов'язано з сукупністю дій, спрямованих на забезпечення його функціонування в середовищі, відмінному від того середовища, у якому воно створювалося з урахуванням нових програмних, організаційних і технічних можливостей. Переносність містить у собі такі атрибути: адаптивність визначає зусилля, що витрачаються на адаптацію до різних середовищ; простота налагодження визначає необхідні зусилля для запуску певного ПС в спеціальному середовищі; співіснування визначає можливість використання спеціального ПС в середовищі діючої системи; замінність забезпечує можливість інтероперабельності при спільній роботі з іншими програмами з необхідною інсталяцією або адаптацією ПС; узгодженість – це відповідність стандартам або угодами про забезпечення перенесення ПС в інше середовище. 9.1.2. Метрики якості На сьогодні у програмній інженерії ще не сформувалася остаточно система метрик. Діють різні підходи до визначення їхнього набору й методів вимірювання [11–15]. Система вимірювання містить у собі метрики й моделі вимірювань, які використовуються для кількісної оцінки якості ПС. При визначенні вимог до ПС задаються відповідні ним зовнішні характеристики і їхні атрибути (характеристики), що визначають різні аспекти керування продуктом у певному середовищі. Для набору характеристик якості ПС, наведених у вимогах, визначаються відповідні метрики, моделі їхньої оцінки й діапазон значень мір для вимірювання окремих атрибутів якості. Відповідно до стандарту [1] метрики визначаються за моделями виміру атрибутів ПС на всіх процесах ЖЦ (проміжна, внутрішня метрика) і особливо на процесі тестування або функціонування (зовнішні метрики) продукту. Наведемо класифікацію метрик ПС, правил для проведення метричного аналізу й процесу їхнього виміру. Типи метрик. Існує три типи метрик: метрики програмного продукту, які використовуються для вимірювання його характеристик – властивостей; метрики процесу, які використовуються для вимірювання властивості процесу ЖЦ створення продукту; метрики використання. Метрики програмного продукту містять у собі: Розділ 9 259 зовнішні метрики, що визначають властивості продукту, видимі користувачеві; внутрішні метрики, що визначають властивості, видимі тільки команді розробників. Зовнішні метрики продукту – це метрики: надійності продукту, які використовують для визначення числа дефектів; функціональності, за допомогою яких визначають наявність і правильність реалізації функцій у продукті; супроводу, за допомогою яких вимірюють ресурси продукту (швидкість, пам'ять, середовище); застосування продукту, які сприяють визначенню ступеня доступності для вивчення й використання; вартості створеного продукту. Внутрішні метрики продукту вміщують: метрики розміру, необхідні для вимірювання продукту за допомогою його внутрішніх характеристик; метрики складності, необхідні для визначення складності продукту; метрики стилю, які використовуються для визначення підходів і технологій створення окремих компонентів продукту і його документів. Внутрішні метрики дозволяють визначити продуктивність продукту і є релевантними відносно зовнішніх метрик. Зовнішні й внутрішні метрики задають на процесі формування вимог до ПС і є предметом планування й керування досягненням якості кінцевого програмного продукту. Метрики продукту часто описуються комплексом моделей для встановлення різних властивостей, значень моделі якості або прогнозування. Вимірювання виконують, як правило, після калібрування метрик на ранніх процесах проекту. Загальна міра – ступінь трасування, що визначають числом трас, які простежуються за моделями сценаріїв типу UML й оцінкою кількості: – вимог; – сценаріїв і дійових осіб; – об'єктів, вміщених у сценарій, і локалізація вимог до кожного сценарію; – параметрів й операцій об'єкта й ін. Стандарт ISO/IEC 9126–2 визначає такі типи мір: – міра розміру ПС в різних одиницях вимірювання (число функцій, рядків у програмі, розмір дискової пам'яті й ін.); – міра часу (функціонування системи, виконання компонента й ін.); – міра зусиль (продуктивність праці, трудомісткість й ін.); – міра обліку (кількість помилок, число відмов, відповідей системи та ін.). Спеціальною мірою може бути рівень використання повторних компонентів, яку вимірюють як відношення розміру продукту, виготовленого з готових компонентів, до розміру системи в цілому. Така міра використовується також при визначенні вартості і якості ПС. Приклади метрик: загальне число об'єктів і число повторно використовуваних; загальне число операцій, повторно використовуваних і нових операцій; число класів, що успадковують специфічні операції; число класів, від яких залежить певний клас; 260 Розділ 9 число користувачів класу або операцій та ін. При оцінці загальної кількості певних величин часто використовують середньостатистичні метрики (середнє число операцій у класі, класу нащадків або операцій класу й ін.). Як правило, міри є суб'єктивними й залежать від знань експертів, що виконують кількісні оцінки атрибутів компонентів програмного продукту. Прикладом широко використовуваних зовнішніх метрик програм є метрики Холстеда – це характеристики програм, виявлених на основі статичної структури програми конкретною мовою програмування: число входжень операндів й операторів, що найчастіше зустрічаються; довжина опису програми як сума числа входжень всіх операндів й операторів та ін. На основі цих атрибутів можна обчислити час програмування, рівень програми (структурованість та якість) і мови програмування (абстракції засобів мови й орієнтація на проблему) та ін. Як метрику процесу можна використовувати час розробки, число помилок, знайдених на процесі тестування та ін. Частіше застосовують такі метрики процесу: загальний час розробки й час окремо для кожної стадії; час модифікації моделей; час виконання робіт на процесі; число знайдених помилок при інспектуванні; вартість перевірки якості; вартість процесу розробки. |