باگ نرم افزاری چیست؟

باگ نرم افزاری یا همان اشکال نرم افزاری در فناوری کامپیوتر، یک خطای کدگذاری در یک برنامه است. این اشکال نرم افزاری باعث از کار افتادن برنامه یا تولید خروجی نامعتبر می شود. فرآیند یافتن اشکالات، اشکال زدایی نامیده می شود. اشکال زدایی پس از نوشتن کد شروع می شود و در مراحلی که کد با واحدهای دیگر برنامه نویسی ترکیب می شود تا یک محصول نرم افزاری مانند یک سیستم عامل یا یک برنامه کاربردی را تشکیل دهد، ادامه می یابد.

باگ‌ های نرم‌ افزاری باید در مرحله آزمایش چرخه عمر توسعه نرم‌ افزار شناسایی شوند. اما برخی از آنها می ‌توانند تا پس از استقرار شناسایی نشوند. اشکالات عمده ممکن است نه تنها بر نرم افزار و سخت افزار تأثیر بگذارند، بلکه می توانند تأثیرات ناخواسته ای بر دستگاه های متصل یا نرم افزارهای یکپارچه داشته باشند. همچنین ممکن است به فایل های داده آسیب برسانند.

تاریخچه باگ های نرم افزاری

کلمه باگ از مهندسی سرچشمه گرفته است. استفاده از این اصطلاح در محاسبات به برنامه نویس پیشگام گریس هاپر نسبت داده می شود. در سال 1944، هاپر یک افسر جوان نیروی دریایی بود که در هاروارد روی کامپیوتر Mark II کار می کرد. هاپر بعداً حادثه‌ای را توصیف کرد که در آن گفته می‌شود یک تکنسین یک حشره را از بین دو رله الکتریکی در یک رایانه Mark II بیرون آورده است. نیروی دریایی این پروانه را برای سال‌ ها به نمایش گذاشته بود. اسمیتسونین اکنون آن را در دارایی های خود دارد.

مقاله Wired در سال 2005 در مورد 10 تا از بدترین اشکال نرم افزاری تاریخ گزارش داد که اشکالات باعث انفجارهای بزرگ، فلج شدن کاوشگرهای فضایی و کشته شدن افراد شده است. به عنوان مثال، در سال 1982، یک باگ در سیستم – که گفته می شود توسط آژانس اطلاعات مرکزی جاسازی شده بود – که خط لوله گاز ترانس سیبری را کنترل می کرد، بزرگترین انفجار غیرهسته ای تاریخ را ایجاد کرد.

انواع باگ های نرم افزاری

انواع مختلف باگ ها باعث اختلال در عملکرد کامپیوترها می شوند. موارد زیر برخی از رایج ترین انواع باگ های کامپیوتری هستند:

انواع اشکال نرم افزاری — انواع اشکالات نرم افزاری

حسابی: گاهی اوقات به عنوان خطاهای محاسباتی از آن یاد می شود، باگ های حسابی، خطاهای ریاضی در کد هستند که باعث می شود درست کار نکند.
رابط: یک اشکال رابط زمانی رخ می دهد که سیستم های ناسازگار به کامپیوتر متصل شوند. مشکل می تواند از یک قطعه سخت افزار یا نرم افزار باشد. یک رابط برنامه نویسی می تواند نمونه ای از یک باگ رابط باشد.
منطق: این خطاها زمانی اتفاق می ‌افتند که منطق اسکریپت باعث می شود برنامه اطلاعات اشتباهی را خروجی دهد یا گیر کند و خروجی ارائه نکند. یکی از مثال‌ های خطای منطقی یک حلقه بی ‌نهایت است که در آن دنباله ‌ای از کدها به طور مداوم اجرا می ‌شوند.
نحو: این اشکالات از کد نوشته شده با کاراکترهای اشتباه ناشی می شوند. زبان های برنامه نویسی مختلف دارای نحو متفاوتی هستند، بنابراین استفاده از نحو یک زبان می تواند باعث ایجاد اشکال در برنامه شود.
کار گروهی: این یک باگی است که زمانی ایجاد می شود که ارتباط نادرست بین برنامه نویسان وجود داشته باشد. برای مثال وقتی که بین مستندات محصول و محصول تفاوت هایی وجود داشته باشد این باگ رخ می دهد.

از دیدگاه کاربر نیز می توان باگ های نرم افزاری را به صورت زیر دسته بندی کرد:

دیداری: یک کاربر می تواند عملکرد انتخاب شده را تکمیل کند، اما مشکلی در برنامه به نظر می رسد. ممکن است این مشکل در طراحی واکنشگرا برنامه باشد.
عملکردی: یک باگ عملکردی به این معنی است که برنامه آنطور که در نظر گرفته شده کار نمی کند. به عنوان مثال، کاربر روی دکمه ذخیره کلیک می کند، اما داده ها ذخیره نمی شوند.

یکی دیگر از رویکردهای طبقه‌بندی باگ، بررسی محل وقوع آنها است:

باگ های سطح واحد: اشکالات نرم افزاری ساده ای هستند که در یک واحد کد قرار دارند. آنها معمولاً به دلیل خطاهای محاسباتی یا منطقی ایجاد می شوند و با یک نرم افزار سروکار دارند. این نوع اشکال معمولاً به راحتی قابل تعمیر هستند.
باگ‌ های سطح سیستم: باگ‌ های پیچیده ‌تری هستند که در اثر تعامل چندین نرم‌افزار به روش ‌هایی ایجاد می ‌شوند که باعث ایجاد مشکل می ‌شوند.
باگ های خارج از محدوده: زمانی به وجود می آیند که کاربر به شیوه ای غیرمنتظره با برنامه تعامل داشته باشد. به عنوان مثال، این زمانی اتفاق می افتد که کاربر پارامتری را در فیلد فرم وارد می کند که برنامه برای مدیریت آن طراحی نشده است. باگ های خارج از محدوده را می توان برای بهره برداری از نرم افزار استفاده کرد.

چگونه از اشکالات جلوگیری کنیم

بسته به نوع اشکال و مکان و زمان یافتن آنها، راه های مختلفی برای رفع اشکال وجود دارد.

فرآیند توسعه

بهترین راه برای رفع خطاهای برنامه نویسی از طریق پیشگیری است. استفاده از فرآیند توسعه نرم ‌افزار صدا، مانند متدولوژی‌ های Agile و DevOps، می‌ تواند از بروز باگ‌ ها جلوگیری کند. تست کیفیت در این متدولوژی های توسعه تعبیه شده است. یکی از این روش های توسعه، توسعه آزمایش محور است. آزمایش ‌ها باید قبل از کدگذاری یک ویژگی ایجاد شوند تا استانداردی برای کدنویسی آن ارائه شود. بهترین روش دیگر، استفاده از توسعه مبتنی بر رفتار است که توسعه‌ دهندگان را تشویق می ‌کند تا برنامه‌ ای را کدنویسی کنند و فرآیند را براساس نحوه تعامل کاربر با آن مستند کنند.

تست نرم افزار

تست راهی برای کشف اشکالات در نرم افزار است. سه نوع تست نرم افزار به شرح زیر است:

تست عملکردی: این تست که تست دود نیز نامیده می شود شامل آزمایش قطعات عملکردی اصلی یک برنامه برای خطاهای نرم افزار قبل از حرکت به مرحله آزمایش بعدی است. این بخش از فرآیند تست تایید می کند که تمام قطعات کار می کنند.
تست اکتشافی: شامل تکنیک ‌هایی است که مسیرهای نرم ‌افزاری کمتر رایج یا مسیرهایی را که ممکن است یک تست عملکردی معمولی از دست بدهد را آزمایش می ‌کند. به عنوان مثال، یکی از انواع تست های اکتشافی، تست پوشش است که بررسی می کند آیا یک برنامه کاربردی در دستگاه ها، مرورگرها یا سیستم عامل های مختلف کار می کند یا خیر.
تست رگرسیون: برای ارزیابی اینکه آیا تغییرات قبلی در کد باعث ایجاد مشکل ناخواسته شده است یا خیر بکار می رود. تست رگرسیون خود شامل انواع زیر است:
تست واحد
تست ادغام
تست سیستم
آزمون پذیرش

توسعه دهندگان می توانند با آزمایش زودهنگام و مکرر از رسیدن باگ به کاربران جلوگیری کنند. همراه با تست نرم افزار، بررسی کد همتا با یک توسعه دهنده ارشد یا یک تیم تضمین کیفیت (QA) می تواند مفید باشد.

محک زدن

محک زدن یا تست معیار می توانند پایداری، پاسخگویی، سرعت و اثربخشی نرم افزار را ارزیابی کنند. اشکالاتی که ممکن است تحت یک مجموعه از شرایط غیر فعال باشند، ممکن است در سایر شرایط مشکل جدی ایجاد کنند. تست معیار می تواند به شناسایی چنین اشکالاتی کمک کند. برخی از انواع تست معیار به شرح زیر است:

محک زدن oad سیستم های نرم افزاری را تحت یک بار خاص ارزیابی می کند، که اغلب مقدار معمول ترافیک مورد انتظار برای یک برنامه کاربردی است.
محک زدن Spike عملکرد نرم افزار را در طول افزایش ناگهانی حجم کار ارزیابی می کند.
محک زدن نقطه انفصال یک نرم افزار را تحت فشار قرار می دهد تا ببیند قبل از خراب شدن چقدر می تواند فشار را تحمل کند.

نحوه رفع اشکالات

اشکال زدایی

اگر باگ نرم افزاری پیدا شد، باید اشکال زدایی شود. اشکال زدایی شامل سه مرحله زیر است:

جداسازی اشکال
تعیین علت اصلی
رفع مشکل

برای برنامه نویسانی که یک قطعه کد نوشته اند می تواند دشوار باشد که مراحل خود را دوباره دنبال کنند و خطوط پیچیده و متراکم کد را بررسی کنند. برنامه پاداش اشکال یکی از راه های جمع ‌سپاری تلاش‌ های رفع اشکال است. با جمع‌ سپاری، محققان امنیت نرم ‌افزار و هکرها برای یافتن مشکلات و ارائه گزارش ‌های باگ که آسیب‌ پذیری را کاهش می‌ دهند، پاداش دریافت می‌ کنند.

پیشرفت مداوم

سازمان‌هایی که به دنبال به حداقل رساندن اشکالات نرم‌افزاری هستند، باید بین تعداد عرضه‌ ها و بازگرداندن نسخه‌ های نرم‌افزاری که انجام می‌دهند تعادل ایجاد کنند. با انجام این کار، آنها اطمینان می‌ دهند که فرآیند اشکال‌ زدایی مانعی برای برنامه‌ریزی انتشار نرم‌ افزار ثابت ایجاد نمی‌ کند. این کاری است که معمولاً سازمان‌ هایی که در محیط توسعه Agile کار می‌کنند انجام می‌ دهند.

یک تیم یا یک فرد در تیم ممکن است هر روز یک زمان ثابت برای رفع باگ نرم افزاری برنامه ریزی کند. به این ترتیب، جمع آوری داده ها در مورد باگ ها و خود فرآیند اشکال زدایی بخشی از برنامه روزانه می شود. یک تیم می‌ تواند از داده‌ های مربوط به فرآیند اشکال ‌زدایی برای تخمین مدت زمانی که یک اصلاح خاص طول می ‌کشد استفاده کند و تلاش ‌های خود را بر اساس آن سازمان‌ دهی کند.

رفع همه اشکالات به یکباره غیرممکن است و جمع آوری داده های مورد نیاز برای ایجاد تخمین های دقیق باگ نیاز به زمان دارد. برنامه نویسان در سطح مهارت و قابلیت ها با هم تفاوت دارند. و برآورد رفع اشکال نیز ممکن است در بین برنامه نویسانی که در کشورهای مختلف کار می کنند متفاوت باشد. با گذشت زمان، یک تیم می‌ تواند تخمین ‌های معیاری برای تعداد اشکالاتی که می‌ تواند در یک ماه برطرف کند، ایجاد کند.

منابع: