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功能安全应该如何酌量软件架构，什么样的架构是合适功能安全纪律条目的，关于软件架构工程师和功能安全工程师，很难在两个方面王人说得赫然，本篇来从功能安全的角度谈谈软件架构狡计的基本条目。

最初，功能安全软件的架构狡计是基于两个端倪的：

第一：中式和成立一个端倪分明，易于相识的软件架构；

第二：在第一条的基础上，合适相应功能安全品级条目的软件狡计条目。

接下来，以汽车功能安全纪律ISO26262-6和轨说念交通软件功能安全纪律EN50128行为基准，谈谈纪律是如何从以上两个端倪来作念出法律评释的。

软件架构阶段的运转

软件架构狡计是软件人命周期的第二个阶段，前边的阶段是软件需求阶段（software requirements specification），在软件需求狡计时，把统共这个词软件当成一个黑盒处理，来深信该软件的统共功能、性能，与硬件的接口界说，与外部其它系统的接口界说，而在软件架构阶段，需要狡计一种架构来振奋软件需求，通过端倪化结构的方式来暗示软件架构的组件组成和他们之间的交互方式。以下图为例，虚线框以外是软件需求，虚线框内是软件架构。

什么是软件组件

上头这个图用于评释软件架构所作念的职责，将统共这个词软件折柳为功能和接口明晰的组件。在ISO26262-6和EN50128中王人有软件组件（component）这个办法，先来望望这个组件的界说：

许多东说念主把组件相识成一个函数、或一个包括多个函数的文献，从纪律中对组件的界说来看，组件行为一组软件功能需求的聚拢，有点相同于面向对象谈话中的类的办法，是在软件架构中的一个个孤立的个体，不错单独替换更新的基本元素。通过软件组件的应用不错达到叠加使用和替换的磋议，它不错被单独测试和版块措置。

软件架构狡计原则

如何狡计软件架构中的组件，在ISO26262-6中建议了以下狡计原则：

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狡计原则从两个方面来进行法律评释：

单个组件：死字组件的边界，死字接口的数目，有限的中断使用，磋议在于缩小每个组件的复杂度， 多个组件：组件内强内聚，组件之间松耦合，组件之间的空间封闭，组件之间共用资源的突破措置。

幸免出现以下情况：

系统的一个功能散布在不同的组件中，代码多个处所编削归并变量或景色； 未对系统的中断功能进行死字，多个中断形成导致软件的时间遏抑不受控； 组件不具备可可贵性，不成能作念到重构其中一个组件； 组件未作念到细腻无比的封装或封装不对理，对外的接口过于絮聒或里面景色不成知； 组件狡计零落可读性，只消群众级东说念主员才气看得懂；

软件架构本色要点

折柳了端倪化的组件后，软件架构要点描写组件之间的关系：静态关系和动态关系。静态狡计方面如组件之间的接口、与硬件的关系、组件的分层结构时时比拟明确，容易淡薄的是动态狡计，软件的动态举止需要酌量：

事件和举止的功能； 数据处理的逻辑端正； 适度流和并发进度； 通过接口和全局变量传递的数据流； 时间遏抑。

这些本色仅用翰墨抒发容易形成歧义，难以描写准确，因此推选使用建模和翰墨抒发相衔尾的方式，下表是EN50128对建模方法的推选表，诚然纪律中仅条目至少使用一种，但从软件架构需要抒发的不同动态举止上，激烈建议根据不同的举止选拔恰当的建模方法。举例选拔翰墨抒发难以准确描写不同系统通讯交互的时序关系，选拔Sequence Diagrams（序列图）不错明确暗示交互关系。

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EN50128 Table A.17 建模工夫

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在上表中，常用的建模方法有：

数据流图——描写数据如何由输入渐渐流向输出的经过；

适度流图——描写由输入经过一系列适度动作到输出的经过；

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景色机图——描写系统不同景色之间的调理关系；

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真值表——描写一个复杂的组合逻辑关系；

序列图——描写不同组成部分通过信推辞互的时序关系；

结构图——描写组件之间的端倪关系。

序列图示例

这些软件建模方法属于软件通用的狡计方法，在UML、SysML软件建模谈话中就有上述建模方法，属于半样式化类方法。

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瞩目这些建模方法在技俩中使用，需要让技俩中与软件架构关联的东说念主相识一致，需要成立建模方法的使用指南，以轨范其编写条目。

以上行为软件架构的通用性条目，软件纰谬为系统性失效，不存在失效概率的问题，因此，如若写的代码莫得bug，欧博app下载它百分之百是按照界说的需求去扩充。然则，有两个问题是安全软件需要酌量的，第一，软件不成幸免会存在bug；第二，软件的收场与它所运行的硬件，与它所接口的外部系统联系联，任何与它关联的外部环境发生编削，王人会对软件的预期举止产生影响，因此，安全软件不仅要酌量平日情况下的预期举止，也要酌量故障和侵扰情况下的预期举止。

软件架构狡计应用工夫

在EN50128中的A.3表，列举了软件架构可供弃取的工夫方法，其中

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2-14，16项是底层的安全狡计工夫，其中较为常用的是Fault detection & Diagnosis，与硬件或外部接口联系联；Graceful degradation行为fail-operational的一种收场方式，用于确保故障情况下的功能还是保抓一定的可用性。关于软件的安全工夫，应该恰当地弃取使用，毕竟加多了软件的复杂度，也加大了系统性失效的可能，况且安全工夫时时难以兼顾可测试性。

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严防性编程行为SIL1-SIL4王人高度推选使用的工夫，是最常用的软件安全工夫，用于查验软件扩充中不正确的数据流、适度流和数据值情况下的预期举止，一种是防护软件本身狡计纰谬形成的问题，如变量的范围查验、查验输入值的着实性、智商进口查验入参的类型、大小和范围；另一种是防护外部环境输入的不受控形成的问题，如查验物理变量值输入的有用性、滤波处理、建树数据的无缺性和软件本身的无缺性。

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EN50128 A.3

已存在软件组件的使用

在ISO26262和EN50128中王人法律评释了在安全软件中如何复用一个已存在软件组件，存在两种情况，会使用已存在组件：

来自于公司外部的CTOS组件； 昔日开导组件的再愚弄。

最初一个组件大致被叠加使用，它的接口必须能明晰识别，深信其应用环境，收场的规格亦然明确的。在EN50128中，如若应用于SIL3和SIL4，需要分析已存在软件可能的失效对全体软件的影响，以及检测已存在软件失效的战略，如包装工夫。在ISO26262.8中，第12章法律评释了对已存在组件的任性条目。两个纪律均条目对已存在软件进行任性，深信可用的功能、组件版块与建树、应用环境的假定、关联的安全无缺性品级、组件残余纰谬情况，并对任性经过进行考据。

软件组件的互相影响

当软件由不同安全无缺性品级的组件组成时，在EN50128 7.3.4.9和ISO26262-6 7.4.8的条目一致：

除非有凭证标明高档别组件和初级别组件之间相互孤立，从时间分区和空间分区两个维度，其它情况王人应按照最高品级条目开导。

在ISO26262-6建议有两种不同组件分区的方法，第一种是软件分区，从扩充时序、数据保护、组件之间的数据交互方面酌量组件之间的侵扰影响，第二种是硬件保护机制的复旧，如MPU；第三种是操作系统或杜撰化层对不同组件互不侵扰的复旧。

终末，回想一下五方面主要本色：

软件需求、软件架构与组件的关系； 软件架构需涵盖的本色； 安全软件应用工夫； 如何应用已存在软件； 不同安全品级软件的影响分析

在不同纪律中，架构狡计还有各自侧重的部分，ISO26262-6对软件安全分析有相应条目，EN50128安全分析的职责放在系统层面进行，条目从系统功能和接口的角度进行分析。EN50128在架构狡计阶段对软件狡计方法（建模指南、狡计指南和编码法律评释）有更为详实的界说，并需要在架构阶段完成软件集成测试轨范和软硬件集成测试轨范。

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