系統(tǒng)可靠性技術(shù)在智能手機(jī)Message開發(fā)過程中的應(yīng)用研究

朱進(jìn)

摘 要： 智能手機(jī)系統(tǒng)軟件目前競爭激烈，對系統(tǒng)可靠性要求較高，Message（短信/彩信）系統(tǒng)是手機(jī)軟件中較重要的一個部分，其系統(tǒng)可靠性對整個手機(jī)軟件的可靠性起到很重要的作用。以Message系統(tǒng)為例，探討了針對可靠性的常用技術(shù)在智能手機(jī)系統(tǒng)開發(fā)過程中的運(yùn)用，包括容錯設(shè)計(jì)，檢測技術(shù)，降低復(fù)雜度設(shè)計(jì)。通過可靠性技術(shù)的運(yùn)用，使得Message系統(tǒng)以高可靠性圓滿完成。由此可見，系統(tǒng)可靠性技術(shù)較能適用于此類周期短，系統(tǒng)可靠性要求高的智能手機(jī)項(xiàng)目，以及一些移動互聯(lián)網(wǎng)軟件項(xiàng)目，其實(shí)用前景較好。

關(guān)鍵詞： 系統(tǒng)可靠性； 容錯設(shè)計(jì)； 檢測技術(shù)； 降低復(fù)雜度設(shè)計(jì)； Message

中圖分類號：TP311.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2014）06-30-02

0 引言

我單位從事的是智能手機(jī)系統(tǒng)項(xiàng)目的架構(gòu)與研發(fā)工作，產(chǎn)品面向國外。目前，手機(jī)軟件競爭非常激烈，新技術(shù)的市場期比較短，如果手機(jī)軟件不穩(wěn)定，可靠性差，將導(dǎo)致市場逐步喪失。Message系統(tǒng)是整個手機(jī)軟件系統(tǒng)中非常重要的部分，它的可靠性直接影響到整個手機(jī)軟件平臺的穩(wěn)定性和可靠性。在Message系統(tǒng)的開發(fā)過程中，我們特別加強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性技術(shù)在開發(fā)中的運(yùn)用。

1 系統(tǒng)可靠性理論概述

系統(tǒng)可靠性是指系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力[1]。影響系統(tǒng)可靠性的主要因素有：運(yùn)行環(huán)境（系統(tǒng)可靠性的定義是相對于運(yùn)行環(huán)境的）；軟件內(nèi)部結(jié)構(gòu)（內(nèi)部結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，包含的缺陷數(shù)可能越多）；軟件的開發(fā)方法和開發(fā)環(huán)境；軟件的可靠性投入等。

以下是幾種系統(tǒng)可靠性常用的技術(shù)。

⑴ 容錯設(shè)計(jì)技術(shù)。對于軟件失效后果特別嚴(yán)重的場合，可采用容錯設(shè)計(jì)方法。常用的軟件容錯技術(shù)有恢復(fù)塊設(shè)計(jì)，N版本程序設(shè)計(jì)和冗余設(shè)計(jì)[2]。恢復(fù)塊設(shè)計(jì)就是選擇一組操作作為容錯設(shè)計(jì)單元，從而把普通的程序塊變成恢復(fù)塊。一個恢復(fù)塊中包含若干功能相同，設(shè)計(jì)差異的程序塊，每一時(shí)刻有一個程序塊處于運(yùn)行狀態(tài)，一旦某程序塊出現(xiàn)故障，則備份程序塊予以替換。N版本程序設(shè)計(jì)的核心是通過設(shè)計(jì)出多個模塊和不同版本，對于相同初始條件和相同輸入的操作結(jié)果進(jìn)行多數(shù)表決（防止因其中某一軟件模塊/版本的故障而提供了錯誤的服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)軟件容錯）[3]。冗余設(shè)計(jì)的思路來源于硬件系統(tǒng)，但有所不同，軟件冗余設(shè)計(jì)技術(shù)是采用多種不同路徑，不同算法或不同實(shí)現(xiàn)方法的模塊或系統(tǒng)作為備份，在出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行替換維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

⑵ 檢測技術(shù)。在無須在線容錯或不能采用冗余設(shè)計(jì)技術(shù)的部分，但又有較高可靠性要求時(shí)，一般采用檢測性設(shè)計(jì)，在軟件出現(xiàn)故障后能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并報(bào)警[4]。但其明顯的缺點(diǎn)是不能自動解決故障，如果沒有人工干預(yù)，最終將導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。

⑶ 降低復(fù)雜度設(shè)計(jì)。軟件復(fù)雜性與軟件可靠性有密切的關(guān)系。軟件復(fù)雜性是產(chǎn)生軟件缺陷的重要根源[5]。降低復(fù)雜度設(shè)計(jì)的思想就是在保證實(shí)現(xiàn)軟件功能的基礎(chǔ)上，簡化軟件結(jié)構(gòu)。

2 軟件可靠性技術(shù)在Message系統(tǒng)中的應(yīng)用

在Message系統(tǒng)中，與軟件可靠性相關(guān)的有這幾個部分：Message的接收，Message的發(fā)送，附件的添加，接收附件的保存，Message大批量刪除等。下面分別說明。

⑴ Message的接收。Message的接收分為兩種，一種是短信的接收，另一種是彩信的接收。短信的接收時(shí)間非常短，系統(tǒng)能在極短的時(shí)間內(nèi)收到短信到達(dá)的消息，隨后進(jìn)行系統(tǒng)處理。因而其原始可靠性比較好。而彩信的接收時(shí)間比較長，且與彩信容量成正比，在收到彩信到達(dá)的消息后，還有一個相對較長時(shí)間的下載過程。所以，對于Message的接收，可靠性設(shè)計(jì)主要集中在彩信接收這方面。彩信接收的成功與否，與移動網(wǎng)絡(luò)有很大關(guān)系。如果當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)信號不好，則很有可能導(dǎo)致接收失敗。而移動網(wǎng)絡(luò)并非屬于我們的范圍，因此，可靠性設(shè)計(jì)主要集中在Message系統(tǒng)本身。無線網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)，在未下載之前，Message系統(tǒng)是無法知道的，因此，不宜采用冗余技術(shù)。我們選擇了檢測技術(shù)。如果因?yàn)槟承┰驅(qū)е虏市沤邮帐。到y(tǒng)將給出提示，由用戶選擇是重新下載，還是放棄。

⑵ Message的發(fā)送。Message的發(fā)送，同樣分為彩信的發(fā)送和短信的發(fā)送。短信的發(fā)送時(shí)間較短，可靠性好，而彩信的發(fā)送則時(shí)間比較長，容易產(chǎn)生不穩(wěn)定因素。對于Message系統(tǒng)，彩信發(fā)送在可靠性方面的錯誤主要是數(shù)據(jù)丟失，在整個手機(jī)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)丟失的原因較多，為此，我們選用容錯設(shè)計(jì)技術(shù)中的冗余技術(shù)。對于較大附件，采用備份保存，即使發(fā)送失敗，仍然可以得到完整的數(shù)據(jù)，繼續(xù)發(fā)送。

⑶ 附件的添加。當(dāng)要發(fā)送彩信時(shí)，需要添加附件。附件的總大小必須小于300K。如果附件超過300K，必須進(jìn)行縮減。如果圖片面積比較大時(shí)，也必須對面積進(jìn)行縮減。這一系列的算法，如果太過復(fù)雜，勢必導(dǎo)致添加附件的時(shí)間過長，進(jìn)而導(dǎo)致不穩(wěn)定因素增加，出現(xiàn)附件添加失敗的情況，這將破壞文件（文件讀寫操作進(jìn)行到一般時(shí)被迫異常中斷）。通過分析，我們決定采用兩種可靠性技術(shù)：一是容錯設(shè)計(jì)技術(shù)中的冗余技術(shù)，二是降低復(fù)雜度設(shè)計(jì)。

對于冗余技術(shù)，可適當(dāng)增加附件的備份，當(dāng)文件被破壞時(shí)，可使用備份的文件進(jìn)行替代；對于降低軟件復(fù)雜度，是針對附件或圖片的縮減算法，使算法簡單，不穩(wěn)定因素減少。

⑷ 接收附件的保存。當(dāng)收到彩信時(shí)，用戶可以選擇其附件進(jìn)行保存。同樣，保存算法耗時(shí)不宜過長，否則，也會使不穩(wěn)定因素增加。因此，我們決定采用降低復(fù)雜度設(shè)計(jì)。

⑸ Message大批量刪除。當(dāng)系統(tǒng)存儲的Message量非常大時(shí)（對于我們的系統(tǒng)，大于800條），刪除過程將顯得相對長一點(diǎn)。在這里，經(jīng)過分析，我們采用容錯設(shè)計(jì)技術(shù)中的恢復(fù)塊設(shè)計(jì)。當(dāng)某一刪除程序出現(xiàn)故障時(shí)，則備份的刪除程序進(jìn)行替代運(yùn)行。

⑹ 對于開發(fā)工具和環(huán)境而言，我們選擇可靠性較高的Java語言，在Ubuntu Linux系統(tǒng)環(huán)境下進(jìn)行開發(fā)。

3 結(jié)束語

本系統(tǒng)中通過可靠性技術(shù)的運(yùn)用，使得Message子系統(tǒng)在可靠性較高的情況下圓滿完成。可靠性技術(shù)的運(yùn)用極大地縮短了同類項(xiàng)目的開發(fā)周期，節(jié)約了項(xiàng)目研發(fā)成本，增強(qiáng)了市場競爭力。由此可見，系統(tǒng)可靠性技術(shù)在智能手機(jī)Message開發(fā)過程中運(yùn)用，較適用于此類周期短，技術(shù)要求高的智能手機(jī)項(xiàng)目，以及一些移動互聯(lián)網(wǎng)軟件項(xiàng)目，其實(shí)用前景較高。但是，在該系統(tǒng)中也存在一些不足之處，例如，一些恢復(fù)塊的設(shè)計(jì)功能太過簡單，有的不能完全替代恢復(fù)；冗余的數(shù)據(jù)量有時(shí)候過大，影響系統(tǒng)性能等。對于這些不足之處，有待于在未來的項(xiàng)目中進(jìn)行改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙靖，王延斌，曲立平，史長亭.軟件可靠性工程[M].西北工業(yè)大學(xué)出版

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[3] 何國偉.軟件可靠性[M].國防工業(yè)出版社，2003.

[4] （美）Doron A.Peled著，王林章等譯.軟件可靠性方法[M].機(jī)械工業(yè)出

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[5] 張友生，王勇.系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)師教程（第二版）[M].電子工業(yè)出版社，

2009.