快速迭代狀態(tài)下控制系統(tǒng)軟件配置管理新技術(shù)

/北京航天自動(dòng)控制研究所

軟件配置管理活動(dòng)貫穿于軟件項(xiàng)目的整個(gè)生命周期。隨著GJB5000A在北京航天自動(dòng)控制研究所的全面應(yīng)用以及型號(hào)軟件快速迭代的研制模式下對(duì)配置管理有了新的要求,從前的配置管理主要依靠人工操作,大量的時(shí)間用于打印表單、簽署審批、復(fù)制光盤等流程,不管在管理難度還是效率上都存在問題。

新的系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)配置管理全過程控制采用多級(jí)庫管理,實(shí)現(xiàn)基線管理、版本控制及變更控制等。實(shí)現(xiàn)配置管理狀態(tài)紀(jì)實(shí)、配置審計(jì)等功能并支持用戶管理、權(quán)限控制。支持軟件工程相關(guān)文檔的建立和維護(hù)等需求,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)流轉(zhuǎn)、自動(dòng)審批、自動(dòng)入庫等全電子化管理,同時(shí)滿足型號(hào)快速迭代研制模式的要求。配置管理一體化系統(tǒng)平臺(tái)CMTool,通過克服與Avidm系統(tǒng)掛接、不同批次不同狀態(tài)下的文檔版本延續(xù)性設(shè)計(jì)、生產(chǎn)流程的獨(dú)立模塊化設(shè)計(jì)等一些列技術(shù)難點(diǎn),實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有項(xiàng)目管理系統(tǒng)Avidm集成,實(shí)現(xiàn)軟件研制全流程的管理,并能夠自動(dòng)采集軟件管理過程數(shù)據(jù),為軟件過程精細(xì)化管理作好數(shù)據(jù)儲(chǔ)備,保證了軟件配置項(xiàng)標(biāo)識(shí)、軟件基線、變更記錄、配置狀態(tài)等的正確性,軟件文檔的完整性,以及軟件版本的正確性與完整性,達(dá)到了型號(hào)軟件快速迭代研制模式下的新要求,保障型號(hào)軟件研制開發(fā)有條不紊的開展。

一、 工作與實(shí)踐

1.總體思路

軟件配置管理工具是分布式、支持多庫、多層次、權(quán)限控制力度細(xì)致的適合大規(guī)模使用、適應(yīng)快速迭代的研制模式系統(tǒng)。該系統(tǒng)針對(duì)型號(hào)軟件配置管理流程進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)、優(yōu)化,凝聚對(duì)型號(hào)軟件復(fù)雜流程的執(zhí)行和處理思路。

軟件配置管理系統(tǒng)由開發(fā)庫、所級(jí)受控庫、產(chǎn)品庫3庫構(gòu)成。開發(fā)庫設(shè)在各研究室項(xiàng)目組,受控庫設(shè)在研究室,產(chǎn)品庫設(shè)在所技術(shù)保障室。

軟件配置管理系統(tǒng)利用VS2012和C#5.0進(jìn)行開發(fā),采用分層軟件體系設(shè)計(jì)架構(gòu),將表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層和數(shù)據(jù)庫分別獨(dú)立,以適應(yīng)快速迭代研制模式要求。

軟件配置管理系統(tǒng)分層軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)構(gòu)成如圖1、2所示。

配置管理系統(tǒng)符合分級(jí)保護(hù)3員要求,組織角色包含組織級(jí)配置管理員、室級(jí)配置管理員、主管設(shè)計(jì)以及開發(fā)人員。

圖1 分層軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖2 軟件配置管理系統(tǒng)構(gòu)成圖

2.項(xiàng)目實(shí)施方案

項(xiàng)目管理工作流程,如圖3所示。

項(xiàng)目配置計(jì)劃。室級(jí)配置管理員和項(xiàng)目負(fù)責(zé)人可以對(duì)配置策劃信息(包含審批組織策劃、階段與管理項(xiàng)策劃、版本策劃、依賴關(guān)系管理、基線策劃、導(dǎo)入導(dǎo)出同步策劃等)進(jìn)行編輯。其他項(xiàng)目成員僅可查看項(xiàng)目策劃信息。

新建項(xiàng)目時(shí)室級(jí)配置管理員必須指定規(guī)則,系統(tǒng)在項(xiàng)目的創(chuàng)建過程中自動(dòng)將規(guī)則中內(nèi)容導(dǎo)入到項(xiàng)目的策劃信息中。室級(jí)配置管理員和項(xiàng)目負(fù)責(zé)人可以在規(guī)則的基礎(chǔ)上對(duì)策劃信息進(jìn)行裁剪。

配置管理控制流程和要求。軟件的配置管理整體流程總體上分為受控庫和產(chǎn)品庫的管理,分別具有不同的管理流程和具體管理內(nèi)容。受控庫的整體管理流程,如圖4所示。

圖3 項(xiàng)目管理整體工作流程

圖4 受控庫配置管理總體流程

快速迭代模式下的配置管理控制。CMTool系統(tǒng)針對(duì)型號(hào)研制過程中快速變化等復(fù)雜狀態(tài),提出了一些適應(yīng)性設(shè)計(jì)。

一是不同批次在不同狀態(tài)下文檔的延續(xù)性設(shè)計(jì)。由于某型號(hào)軟件的發(fā)批次較多,研發(fā)過程一般比較短,所以不同發(fā)批次之間的型號(hào)文檔要求有一定的延續(xù)性和繼承性。然而不同狀態(tài)下的文檔在初始入庫時(shí)一般將版本判定為1.00,且有些狀態(tài)的繼承關(guān)系較為復(fù)雜,這就需要型號(hào)配置管理員人為設(shè)定繼承關(guān)系及初始繼承版本。為此在項(xiàng)目建項(xiàng)時(shí)增加了是否延用項(xiàng)目的選項(xiàng),可為項(xiàng)目選擇它所延用的某個(gè)狀態(tài)下的配置項(xiàng),然后系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)將文檔版本號(hào)繼承排列,并寫入到文檔封面中。這樣同一型號(hào)不同狀態(tài)下的文檔也能保留其延續(xù)性和繼承性,方便設(shè)計(jì)更改及管理追查。

二是適應(yīng)多種結(jié)構(gòu)的目錄樹設(shè)計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初,在項(xiàng)目目錄樹設(shè)計(jì)上只做了型號(hào)一階段一狀態(tài)一配置項(xiàng)的4級(jí)固定目錄樹結(jié)構(gòu),但在后續(xù)的使用中發(fā)現(xiàn)不適用于管理單機(jī)、單板軟件。這就要求將原本固定的目錄樹結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì),通過和型號(hào)主任設(shè)計(jì)師的溝通,添加了型號(hào)一階段一狀態(tài)一單機(jī)一配置項(xiàng)及型號(hào)—階段—狀態(tài)—單機(jī)—單板—配置項(xiàng)等5、6級(jí)目錄樹,根據(jù)配置項(xiàng)信息的有效性靈活地按級(jí)別掛接節(jié)點(diǎn),從而適應(yīng)了型號(hào)各軟件多種目錄樹結(jié)構(gòu)的實(shí)際使用情況。

三是特殊過程中的流程控制設(shè)計(jì)。在某型號(hào)軟件的研制過程中,面對(duì)快速迭代的研制模式及多批次的型號(hào)研制任務(wù),實(shí)際工作中會(huì)存在一些較為特殊的流程,如受控庫出庫例外放行、產(chǎn)品庫入庫例外放行等。為此增設(shè)例外放行流程,除了達(dá)到例外放行流程嚴(yán)格審批受控外,更重要的是理清例外放行流程與配置管理自身流程之間的關(guān)系,以及放行后的閉環(huán)規(guī)則。同時(shí),在原有的固定流程基礎(chǔ)上進(jìn)行修改,使系統(tǒng)能夠在正常審批流程的基礎(chǔ)上兼顧配置審核問題閉環(huán)流程。

適應(yīng)快速迭代模式配置管理亮點(diǎn)。

一是與Avidm系統(tǒng)的深度集成。因某型號(hào)軟件是在快速迭代模式下進(jìn)行開發(fā),在受控庫中有許多版本,由于Avidm作為項(xiàng)目管理工具,在計(jì)劃提交時(shí)需有文檔提交入庫,因此需要CMTool中的文檔作為提交物,為避免CMTool與Avidm之間的重復(fù)性工作,需要和原有的Avidm系統(tǒng)進(jìn)行集成,在CMTool中完成文檔的審批、簽署以及數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn),入受控庫的同時(shí)需要提交文件到Avidm的個(gè)人工作目錄,為實(shí)現(xiàn)該功能,專門設(shè)計(jì)了應(yīng)用程序開發(fā)接口(API)實(shí)現(xiàn)方案。

在Avidm系統(tǒng)集成中實(shí)現(xiàn)的注入式API技術(shù)包括3個(gè)組成部分:服務(wù)器后端程序注入,可以模擬Avidm系統(tǒng)提供動(dòng)態(tài)加密密鑰傳遞、身份認(rèn)證、應(yīng)用數(shù)據(jù)提交等功能。前端注入,可以與后端注入程序配合,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)登錄;模擬Avidm系統(tǒng)創(chuàng)建數(shù)據(jù)表單并提交到后臺(tái);與后端程序配合自動(dòng)提交和上傳文件;數(shù)據(jù)庫注入,分析Avidm系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),在上萬個(gè)數(shù)據(jù)庫表中定位到接口所需的數(shù)據(jù)庫表和字段,并通過后端注入程序?qū)?shù)據(jù)插入到Avidm數(shù)據(jù)庫中。通過這3個(gè)方面的功能組合實(shí)現(xiàn)的接口將可以達(dá)到Avidm定制開發(fā)接口的效果,設(shè)計(jì)人員在CMTool進(jìn)行文檔入庫時(shí)不需要重復(fù)登錄或提交數(shù)據(jù)文件便可將文件提交到Avidm的個(gè)人工作目錄。

在實(shí)際執(zhí)行的過程中,在文檔加密的環(huán)節(jié)遇到了較大的技術(shù)困難,過程中適用了3種技術(shù)方案:一是利用Avidm平臺(tái)的文檔加密組件實(shí)現(xiàn)文檔加密,利用遠(yuǎn)程Webservice上傳文件方式實(shí)現(xiàn)2個(gè)服務(wù)器之間的實(shí)體文件同步;利用POST頁面技術(shù)實(shí)現(xiàn)文件的加密和文件傳輸,但是Avidm平臺(tái)的頁面作了POST提交限制,每次提交時(shí)頁面有隨機(jī)生成的密碼;反編譯Avidm的相關(guān)功能代碼,在Avidm服務(wù)器上編寫了多個(gè)JSP頁面實(shí)現(xiàn)了加密和文件傳輸。

二是數(shù)據(jù)正確性一致性保證。在項(xiàng)目運(yùn)行過程中,由于采用快速迭代方式進(jìn)行軟件開發(fā),產(chǎn)生的諸多版本從始至終要保證其正確性,因此CMTool系統(tǒng)通過設(shè)置配置管理項(xiàng)依賴關(guān)系、選擇審批流程達(dá)到對(duì)入庫配置項(xiàng)的控制,同時(shí)CMtool實(shí)現(xiàn)了從軟件入庫到產(chǎn)品出庫生產(chǎn)的全流程管理和控制,在軟件生產(chǎn)過程中要將從CMTool中出庫的產(chǎn)品進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的光盤刻錄,這就對(duì)數(shù)據(jù)的正確性、刻錄數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)的一致性提出了很高的要求。

為確保數(shù)據(jù)的正確性和一致性,系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。首先,研制專用文件上傳壓縮工具CmtoolZip,用于壓縮代碼類文件。使用該工具壓縮時(shí),工具對(duì)壓縮文件夾下所有的文件進(jìn)行MD5碼校驗(yàn),并生成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的xml文件,并將該文件一并添加到zip文件中;其次,文件在入受控庫、產(chǎn)品庫過程中,一直保留這種固化格式的zip格式文件;接著文件在出庫進(jìn)行刻錄時(shí)系統(tǒng)讀取該zip文件,并使用相同的MD5碼加密算法,與xml文件中保留的MD5碼信息逐一比對(duì)文件的正確性,確認(rèn)無誤后再從原始文件中去掉xml文件,發(fā)送至光盤刻錄服務(wù)器進(jìn)行刻錄。

通過以上方法,均可以有效保證刻錄文件與上傳原始文件的一致性,并避免傳輸、保存過程中數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況發(fā)生。

三是與生產(chǎn)流程的獨(dú)立模塊化設(shè)計(jì)。CMTool系統(tǒng)自身用于軟件的全生命周期配置管理,研制中又采用了快速迭代的開發(fā)模式,系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中保留了大量軟件相關(guān)的信息,以以此為基礎(chǔ)應(yīng)用于軟件相關(guān)的其它管理中,如軟件生產(chǎn)流程管理等。但是過多的管理功能如果集成,如果設(shè)計(jì)不好,就會(huì)造成系統(tǒng)龐大,使用復(fù)雜。為了避免該情況發(fā)生,在CMTool系統(tǒng)基礎(chǔ)上擴(kuò)展其它軟件相關(guān)流程時(shí),采用了1套數(shù)據(jù)、多個(gè)獨(dú)立模塊使用的設(shè)計(jì)思想。在該方法中,所有的模塊均使用系統(tǒng)中的用戶數(shù)據(jù),并統(tǒng)一登錄主界面。在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方面,采用了數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層和界面層的分層設(shè)計(jì),在各個(gè)層級(jí)中,分別針對(duì)不同的業(yè)務(wù)模塊進(jìn)行獨(dú)立化模塊設(shè)計(jì)。

數(shù)據(jù)層:軟件配置管理數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù),不僅給配套管理模塊提供數(shù)據(jù)服務(wù),還給其他相關(guān)的軟件管理流程模塊提供數(shù)據(jù)服務(wù)。此外,各個(gè)業(yè)務(wù)模塊根據(jù)自身的業(yè)務(wù)管理需求建立自身的數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)通常僅為本業(yè)務(wù)服務(wù)。單系統(tǒng)的用戶數(shù)據(jù)是公共數(shù)據(jù),在各個(gè)模塊中均可使用。

業(yè)務(wù)層:根據(jù)各個(gè)管理模塊的業(yè)務(wù)實(shí)際需求進(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯設(shè)計(jì)。在業(yè)務(wù)層各個(gè)軟件相關(guān)管理模塊的控制邏輯相互之間獨(dú)立,沒有任何關(guān)聯(lián)關(guān)系。所有的業(yè)務(wù)模塊僅從數(shù)據(jù)使用的角度上與配置管理模塊之間發(fā)生聯(lián)系。

界面層:界面是為業(yè)務(wù)流程服務(wù)的。在本系統(tǒng)中,所有業(yè)務(wù)管理模塊具有統(tǒng)一的登錄主界面,但是在登錄后根據(jù)用戶選擇,會(huì)分別進(jìn)入各自的業(yè)務(wù)管理模塊,不同業(yè)務(wù)管理模塊之間的界面沒有關(guān)聯(lián)關(guān)系。

使用以上設(shè)計(jì)方法,可以確保每一個(gè)獨(dú)立功能模塊的可靠性、健壯性、易用性,并可以最大程度地保證新加模塊未來的擴(kuò)展性和靈活性。

配置狀態(tài)報(bào)告及配置審核。在版本控制與配置狀態(tài)紀(jì)實(shí)的基礎(chǔ)上,采用事件驅(qū)動(dòng)與定期相結(jié)合的方式自動(dòng)生成配置狀態(tài)報(bào)告,快速迭代下的所有配置狀態(tài)通過電子郵件提交給組織級(jí)配置管理員、項(xiàng)目經(jīng)理、質(zhì)量人員和其它受影響的小組,使各相關(guān)利益方都能及時(shí)、快速的了解項(xiàng)目的進(jìn)程。室級(jí)配置管理員還以事件驅(qū)動(dòng)的方式對(duì)各項(xiàng)目軟件進(jìn)行配置審核,填寫配置審核報(bào)告,并同步發(fā)送到相關(guān)利益方。針對(duì)快速迭代以及復(fù)雜狀態(tài)極易出現(xiàn)問題的現(xiàn)狀,特意設(shè)計(jì)軟件配置管理問題處理閉環(huán)流程,以確保交付軟件版本的正確性、連續(xù)性和完整性。

軟件配置管理問題處理閉環(huán)流程示意圖,如圖5所示。

圖5 軟件配置審核問題處理閉環(huán)流程

三、實(shí)踐效果及后續(xù)思路

根據(jù)該方法開展的軟件配置管理活動(dòng),解決了多狀態(tài)并行研制模式下控制系統(tǒng)軟件配置項(xiàng)易發(fā)生沖突的問題以及了軟件配置項(xiàng)易發(fā)生管理混亂的問題,提出了嚴(yán)格的配置管理控制要求,制定了軟件配置管理活動(dòng)的實(shí)施細(xì)則,保障了型號(hào)軟件研制過程的有序、可靠。基于該方法對(duì)型號(hào)日益復(fù)雜和多變的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行配置管理,能夠使軟件研制過程的可控性大大提高,確保軟件產(chǎn)品版本的正確性。

快速迭代狀態(tài)下控制系統(tǒng)軟件配置管理新技術(shù)已應(yīng)用于航天某型號(hào)20個(gè)軟件配置項(xiàng)的研制開發(fā)的全過程。結(jié)果表明,較好的適應(yīng)了型號(hào)軟件多狀態(tài)多批次快速變化的要求,解決了軟件配置項(xiàng)易發(fā)生管理混亂的問題。該型號(hào)軟件項(xiàng)目至今已在CMTool上運(yùn)行并完成了多發(fā)的飛行試驗(yàn),該項(xiàng)目的研制成果較好的滿足了本階段的任務(wù)要求,達(dá)到了預(yù)期的效果,保障了型號(hào)軟件研制過程的有序、可靠,最終使得該型號(hào)研制的軟件在不同狀態(tài)下的版本零錯(cuò)誤。

該方法同樣適用于其它型號(hào)軟件的研制流程,隨著研究所對(duì)CMTool宣貫力度的進(jìn)一步加大,已經(jīng)有越來越多的型號(hào)軟件上線運(yùn)行,員工的過程管理的意識(shí)有了提高,能夠動(dòng)運(yùn)用工具,并逐漸融入到日常的科研生產(chǎn)中;并且工具在一些關(guān)鍵點(diǎn)上進(jìn)行了強(qiáng)制限制,規(guī)范研制流程,幫助設(shè)計(jì)人員養(yǎng)成良好的習(xí)慣;同時(shí)工具除了進(jìn)行配置管理,還和Avidm等工具進(jìn)行了深度連接,以及把產(chǎn)品庫及技術(shù)保障室的有關(guān)工作也納入進(jìn)來一并管理,整個(gè)流程目前運(yùn)轉(zhuǎn)正常,大大的提高了全員勞動(dòng)效率。后續(xù)工作中,將深入開展軟件配置管理自動(dòng)化平臺(tái)系統(tǒng)的研究,也將探索與型號(hào)任務(wù)管理相關(guān)工具的連接,通過不斷實(shí)踐,持續(xù)探索配置管理系統(tǒng)對(duì)于軟件過程改進(jìn)的更為便捷有效的方法。該系統(tǒng)目前已推廣到運(yùn)載、戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)等全型號(hào)配套軟件配置項(xiàng)研制開發(fā)的全過程,應(yīng)用效果和潛在應(yīng)用前景十分明顯,具有廣泛的推廣價(jià)值。