89、嵌入式系统的可靠性、安全性与稳定性保障

嵌入式系统的可靠性、安全性与稳定性保障

1. 软件可靠性

1.1 硬件与软件可靠性差异

硬件可靠性分析和改进是相对成熟的领域，其故障通常假设为随机独立的。在正常工作环境下，两个硬件组件同时失效的可能性较低。然而，软件组件在许多问题上的故障往往具有高度相关性。相同的软件副本在相同情况下很可能以相同方式失效，因此仅在冗余计算机中使用相同软件副本并不能有效提高软件可靠性。

1.2 提高软件可靠性的方法

1.2.1 高质量软件

提高软件可靠性最有效的方法是尽可能消除软件中的错误。这些错误可能存在于代码、设计、需求甚至用户手册中。为了提高软件质量，可以采取以下措施：
- 招聘优秀的开发人员。
- 为开发人员提供良好的工具、工作环境、合理的截止日期、明确的需求和测试支持等。
- 采用良好的软件流程。虽然没有流程也可能写出优秀的软件，但风险较高，且没有流程很难评估软件的可靠性。良好的软件流程通常能减少实际应用中的缺陷数量。

1.2.2 软件状态清理

一些软件错误的激活具有随机性，可以将其建模为随机独立故障。常见的随机错误来源包括：
- 内存泄漏：动态分配的内存未被释放。
- 指针损坏：导致错误的内存位置被覆盖。
- 未处理的硬件瞬态故障：引发相应的软件故障。
- 特定传感器值触发的缺陷：尤其是传感器值存在大量噪声时。
- 对丢失网络数据包的非鲁棒响应。
- 定时错误和竞态条件：需要特定的事件序列才能发生。
- 计数器和定时器溢出。

对于桌面软件，重启任务或整个机器通常可以恢复操作。