Конфигурационное управление

Конфигурационное управление имеет дело с меняющимися в процессе продуктами, состоящими из наборов файлов. Такие продукты принято называть единицами конфигурационного управления (configuration management items). Вот примеры:

пользовательская документация;
проектная документация;
исходные тексты ПО;
пакеты тестов;
инсталляционные пакеты ПО;
тестовые отчеты.

У каждой единицы конфигурационного управления должно быть следующее.

Структура – набор файлов. Например, пользовательская документация в html должна включать индекс-файл и набор html -файлов, а также набор вынесенных картинок (gif или jpeg -файлы). Эта структура должна быть хорошо определена и отслеживаться при конфигурационном управлении – что все файлы не потеряны и присутствуют, имеют одинаковую версию, корректные ссылки друг на друга и т.д.
Ответственное лицо и, возможно, группу тех, кто их разрабатывает, а также более широкую и менее ответственную группу тех, кто пользуется этой информацией. Например, определенной программной компонентой могут в проекте пользоваться многие разработчики, но отвечать за ее разработку, исправление ошибок и пр. должен кто-то один.
Практика конфигурационного управления – кто и в каком режиме, а также в какое место выкладывает новую версию элемента конфигурационного управления в средство управления версиями, правила именования и комментирования элемента в этой версии, дальнейшие манипуляции с ним там и пр. Более высокоуровневые правила, связанные, например, с правилами изменения тестов и тестовых пакетов при изменении кода.
Автоматическая процедура контроля целостности элемента – например, сборка для исходных текстов программ. Есть не у всех элементов, например, может не быть у документации, тестовых пакетов.

Элементы конфигурационного управления могут образовывать иерархию.

Управление версиями файлов. Поскольку программисты имеют дело с огромным количеством файлов, многие файлы в один момент могут быть необходимы нескольким людям и важно, чтобы все они постоянно составляли единую версию продукта, необходимо, чтобы была налажена работа с файлами с исходным кодом. Также может быть налажена работа и с другими типами файлов. В этой ситуации файлы оказываются самыми младшими (по иерархии включения) элементами конфигурационного управления.

Управление версиями составных конфигурационных объектов. Понятие "ветки" проекта. Одновременно может существовать несколько версий системы – и в смысле для разных заказчиков и пр. (так сказать, в большом, настоящем смысле), и в смысле одного проекта, одного заказчика, но как разный набор исходных текстов. И в том и в другом случае в средстве управления версиями образуются разные ветки. Остановимся чуть подробнее на втором случае.

Каждая ветка содержит полный образ исходного кода и других артефактов, находящихся в системе контроля версий. Каждая ветвь может развиваться независимо, а может в определенных точках интегрироваться с другими ветвями. В процессе интеграции изменения, произведенные в одной из ветвей, полуавтоматически переносятся в другую. В качестве примера можно рассмотреть следующую структуру разделения проекта на ветки.

V1.0 – ветвь, соответствующая выпущенному релизу. Внесение изменений в такие ветви запрещены и они хранят образ кода системы на момент выпуска релиза.
Fix V1.0.1 – ветвь, соответствующая выпущенному пакету исправлений к определенной версии. Подобные ветви ответвляются от исходной версии, а не от основной ветви и замораживаются сразу после выхода пакета исправлений.
Upcoming (V1.1) – ветвь, соответствующая релизу, готовящемуся к выпуску и находящемуся в стадии стабилизации. Для таких ветвей, как правило, действуют более строгие правила и работа в них ведется более формально.
Mainline – ветвь, соответствующая основному направлению развития проекта. По мере созревания именно от этой ветви отходят ветви готовящихся релизов.
WCF Experiment – ветвь, созданная для проверки некоторого технического решения, перехода на новую технологию, или внесения большого пакета изменений, потенциально нарушающих работоспособность кода на длительное время. Такие ветви, как правило, делаются доступными только для определенного круга разработчиков и убиваются по завершению работ после интеграции с основной веткой.

Сборка (построение.exe или dll файла) объединяет множество файлов, разработанных разными программистами. В связи с этим процедуру сборки проекта часто автоматизируют, то есть выполняют не из среды разработки, а из специального скирпта – build - скрипта. Этот скрипт используется тогда, когда разработчику требуется полная сборка всего проекта. А также он используется в процедуре непрерывной интеграции (continues integration) – то есть регулярной сборке всего проекта (как правило – каждую ночь). Как правило, процедура непрерывной интеграции включает в себя и регрессионное тестирование, и часто – создание инсталляционных пакетов.

Тестировщики должны тестировать по возможности итоговую и целостную версию продукта, так что результаты регулярной сборки оказываются очень востребованы. Кроме того, наличие базовой, актуальной, целостной версии продукта позволяет организовать разработку в итеративно-инкрементальном стиле, то есть на основе внесения изменений. Такой стиль разработки называется baseline -метод.

Baseline – это базовая, последняя целостная версия некоторого продукта разработки, например, документации, программного кода и т.д. Подразумевается, что разработка идет не сплошным потоком, а с фиксацией промежуточных результатов в виде текущей официальной версии. Принятие такой версии сопровождается дополнительными действиями по оформлению, сглаживанию, тестированию, включению только законченных фрагментов и т.д. Этот результат можно посмотреть, отдать тестировщикам, передать заказчику и т.д. Baseline служит хорошим средством синхронизации групповой работы.

Baseline может быть совсем простой – веткой в средстве управления версиями, где разработчики хранят текущую версию своих исходных кодов. Единственным требованием в этом случае может быть лишь общая компилируемость проекта.

Baseline может также поддерживаться непрерывной интеграцией.

Важно, что Baseline (не должна устанавливаться слишком рано. Сначала нужно написать какое-то количество кода, чтобы было что интегрировать. Кроме того, вначале много внимания уделяется разработке основных архитектурных решений, и целостная версия оказывается не востребованной. Но начиная с какого-то момента она просто необходима. Какой этот момент – решать членам команды. Наконец, существуют проекты, где автоматическая сборка не нужна вовсе – это простые проекты, разрабатываемые небольшим количеством участников, где нет большого количество исходных текстов программ, проектов, сложных параметров компиляции.

Стандартизация в современном бизнесе и промышленности. Развитие мирового рынка привело к тому, что многие товары и услуги стали распространяться по всему миру, стали развиваться глобальные сервисы, в частности, телекоммуникационные, банковские. Для того, чтобы устранить технические барьеры в промышленности, торговле и бизнесе, которые возникли вследствие того, что в разных странах для одних и тех же технологий и товаров действовали разнородные стандарты, стали создаваться национальные и международные комитеты по стандартизации. Остановимся на самых известных международных комитетах.

1865 год – образован комитет, который ныне называется ITU (International Telecommunication Union). Сейчас штаб-квартира в Женеве (Швейцария), а ITU является частью ООН. Его основная задача – стандартизация телекоммункационных протоколов и интерфейсов с целью поддержания и развития глобальной мировой телекоммуникационной сети. Самыми известными стандартами ITU являются:

ISDN (цифровая телефонная связь, объединяющая телефонные сервисы и передачу данных),
ADSL (широко известная модемная технология, позволяющая использовать телефонную линию для выхода в Интернет, не блокируя при этом обычного телефонного сервиса),
OSI (модель открытого 7-уровневого сетевого протокола, на которой базируются все современные стандартные сетевые интерфейсы и протоколы; также является стандартом ISO),
языки визуального проектирования телекоммуникационных систем, SDL и MSC, влившиеся позднее в UML.

Многие стандарты ITU переводятся на русский язык и превращаются в российские стандарты в виде ГОСТов.

1946 год – создана организация ISO (International Organization for Standardization). Цель – содействие развитию стандартизации, а также смежных видов деятельности в мире с целью обеспечения международного обмена товарами и услугами, способствование и развитие сотрудничества в интеллектуальной, научно-технической и экономической областях. К настоящему времени создано около 17 000 стандартов в самых разных областях промышленности – продовольственные и иные товары, различное оборудование, банковские сервисы и т.д. Вот некоторые стандарты.

Серия стандартов ISO 9000. Направлены на стандартизацию качества товаров и услуг. Определение качества, определение системы поддержки качества на всех жизненных фазах изделия, товара, услуги (проектирование, разработка, коммерциализация, установка и обслуживание), описание процедур по улучшению деятельности компании, промышленного производства.
ISO / IEC 90003:2004 – адаптация стандартов ISO 9000 к производству ПО в русле обеспечения качества в жизненном цикле ПО.
ISO 9126:2001 – определение качественного ПО и различных атрибутов, описывающих это качество.

Многие стандарты ISO переводятся на русский язык и превращаются в российские стандарты в виде ГОСТов. Имеется много стандартов в области информационных технологий, а также несколько – в области программной инженерии. На соответствие стандартам ISO существует сертификация. В частности, компании сертифицируются на соответствие стандартам ISO 9000, то есть на качественный процесс разработки ПО.

1988 год, образование организации ETSI (European Telecommunications Standards Institute), штаб-квартира в г. София Антиполис (Франция). Является независимой, некоммерческой, организацией по стандартизации в телекоммуникационной промышленности (изготовители оборудования и операторы сети) в Европе. Самые известные стандарты – GSM, система профессиональной мобильной радиосвязи TETRA.

Остановимся теперь на ряде комитетов, непосредственно связанных с разработкой ПО.

1984 год – создание SEI (Software Engineering Institute) на базе университета Карнеги-Меллон в г.Питсбурге (США). Инициатор и главный спонсор – министерство обороны США. Основная задача – стандартизация в области программной инженерии, выработка критериев для сертификации надежных и зрелых компаний (что в первую очередь интересует Минобороны США для выполнения его заказов). Самые известные продукты – стандарт CMM, CMMI, разработки в области семейства программных продуктов (product lines). Эти продукты шагнули далеко за пределы военных разработок США, их использование и развитие стало международной деятельностью. Некоторые продукты SEI стандартизованы также ISO. На соответствие CMM / CMMI проводится сертификация.
1963 год – создание IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Ведет историю с конца XIX века, в контексте промышленной стандартизацией в США. Сейчас IEEE международная некоммерческая ассоциация специалистов в области техники, мировой лидер в области разработки стандартов по радиоэлектронике и электротехнике. Штаб-квартира в США, существуют многочисленные подразделения в разных странах, включая Россию. IEEE издаёт третью часть мировой технической литературы, касающейся применения радиоэлектроники, компьютеров, систем управления, электротехники, в том числе (январь 2008) 102 реферируемых научных журнала и 36 отраслевых журналов для специалистов, проводит в год более 300 крупных конференций, принимала участие в разработке около 900 действующих стандартов.
1989 год – группа американских IT-компаний (в том числе Hewlett Packard, Sun Microsystems, Canon) организовали OMG (Object Management Group). Сейчас включает около 800 компаний членов. Основное направление - разработка и продвижение объектно-ориентированных технологий и стандартов, в том числе для создания платформо-независимых программных приложений уровня предприятий. Известные стандарты CORBA, UML, MDA.

Все эти комитеты и организации включают программную инженерию в сферу своей деятельности, сотрудничают, выпускают совместные стандарты, используют наработки друг друга и т.д.

Стандартизация качества. С точки зрения тестирования ПО нас интересует в этих стандартах стандартизация качества (как контекст тестирования) – сначала выпускаемой продукции, а потом и процессов по ее разработке. Здесь срабатывает идея о том, что качественного результата не создать без качественного процесса. Обеспечение качества является более общим контекстом для тестирования.

Качество продукта или сервиса, предназначенного потребителю, определяется в стандарте ISO 9000:2005 как степень соответствия его характеристик требованиям - обязательным или подразумеваемым.

Методы обеспечения качества ПО. Не претендуя на абсолютную полноту, перечислим различные способы контроля качества, используемые на практике при разработке ПО.

Наладка качественного процесса, другими словами совершенствование процесса. Для комплексного улучшения процессов в компании (подход technology push) компаниями-разработчиками ПО используются стандарты CMM / CMMI, а также по стандартам серии ISO 9000 (с последующей официальной сертификацией). Применяются и локальные стратегии, менее дорогостоящие и более направленные на решение отдельных проблем (подход organization pull).
Формальные методы¹⁾ – использование математических формализмов для доказательства корректности, спецификации, проверки формального соответствия, автоматической генерации и т.д.:

доказательство правильности работы программ,
проверка на моделях определенных свойств (model cheking),
статический анализ кода по дереву разбора программы (например, проверка корректности кода по определенным критериям – аккуратная работа с памятью, поиск мертвого кода и пр.),
модельно-ориентированное тестирование (model- based testing): автоматическая генерация тестов и тестового окружения по формальным спецификациям требований к системе) и т.д.

На практике применяются ограниченно из-за необходимости серьезной математической подготовки пользователей, сложности в освоении, большой работы по развертыванию. Эффективны для систем, имеющих повышенные требования к надежности. Также имеются случаи эффективного использования средств, основанных на этих методах, в руках высококвалифицированных специалистов.

Исследование и анализ динамических свойств ПО. Например, широко используется профилирование – исследование использования системой памяти, ее быстродействие и др. характеристик путем запуска и непосредственных наблюдений в виде графиков, отчетов и пр. В частности, этот подход используется при распараллеливании программ, при поиске "узких" мест. Еще пример – область, называемая "моделирование и анализ производительности " (performance modeling and analysis). Здесь моделируется нагрузочное окружение системы (число одновременных пользователей системы, сетевой трафик и пр.) и наблюдается поведение системы.
Обеспечение качества кода. Сюда относится целый комплекс различных мероприятий и методов. Вот некоторые, самые известные из них.

Разработка стандартов оформления кода в проекте и контроль за соблюдением этих стандартов. Сюда входят правила на создание идентификаторов переменных, методов и имен классов, на оформление комментариев, правила использования стандартных для проекта библиотек и т.д.
Регулярный рефакторинг для предотвращения образования из кода "вермишели". Существует тенденция ухудшения структуры кода при внесении в него новой функциональности, исправления ошибок и пр. Появляется избыточность, образуются неиспользуемые или слабо используемые фрагменты, структура становится запутанной и трудной для понимания. Рефакторинг – это регулярная деятельность по переписыванию кода, но не с целью добавления новой функциональности, а для улучшения его структуры. Рефакторинг появился в контексте "гибких" методов, в данный момент активно поддерживается различными средами разработки ПО.
Различные варианты инспекции кода, например, техника peer code review. Последняя заключается в том, что код каждого участника проекта, выборочно, читается и обсуждается на специальных встречах (code review meetings), и делается это регулярно. Практика показывает, что в целом код улучшается.
Еcть еще такой подход, как "вычитка" кода, используемый, например, при разработке критических систем реального времени. Ею занимаются также разработчики, но их роль в данном проекте – вычитка, а не разработка.