软件可靠性设计是指在软件开发过程中，通过应用一系列方法和技术来确保软件系统在运行期间能够满足用户需求并保持稳定性的过程。设计的出发点和核心在于软件的稳定性与容错能力，其目的是为了在软件产品中减少和消除故障，确保软件系统在面对错误时能够正常运行，并具有足够的韧性来应对潜在的故障。

在软件可靠性设计中，有三个主要的方面，分别是避错设计、查错和改错设计、容错设计。

  • 避错设计强调在设计阶段避免错误的发生，其核心思想是预防，通过降低程序的复杂性来减少错误的产生。

  • 查错和改错设计则是在程序中加入功能以检测和纠正错误，确保即使有错误发生，也能被及时发现并修复，减少其对系统的负面影响。

  • 容错设计通过设计手段使软件在错误发生时仍能维持基本的功能，不会因为个别模块或功能的失效而全面崩溃。

Myers提出的两个可靠性设计原则强调了与用户保持紧密联系以及控制程序的复杂程度。与用户紧密联系要求设计者深入了解用户需求，将用户反馈作为设计改进的重要依据。控制程序复杂程度则要求设计者尽量简化程序设计，避免不必要的复杂性，这包括对概要设计、系统结构和详细设计的复杂性进行控制。

软件设计准则中提到了模块化和模块独立的重要性。

  • 模块化是将一个复杂的系统分解为可单独编译、命名和访问的模块，每个模块完成系统的某个子功能，通过模块间的组合来实现整个系统的功能。模块化有助于降低程序的复杂性，减少开发工作量，并提高系统的可维护性和可靠性。

  • 模块独立性则要求各模块之间相互独立，减少不必要的依赖和交互，从而使得整个系统更稳定，也便于维护和升级。

设计时应遵循的软件设计准则还包括：

  1. 分解：将复杂问题分解为更小、更易于管理和理解的子问题。

  2. 抽象：忽略问题的非本质细节，提炼出本质特征。

  3. 封装：隐藏模块的实现细节，仅通过接口与外界交互。

  4. 层次化：按层次组织模块，使上层模块调用下层模块的服务。

此外，良好的编程风格和启发式规则也是提升软件可靠性的重要方面。编程风格影响代码的可读性和可维护性，好的编程风格可以减少bug的产生。而启发式规则则是根据经验总结出的设计原则，能够指导开发者在设计过程中识别和避免常见的问题。