Khóa luận Nghiên cứu một giải pháp bảo trì phần mềm tự động kết hợp với hệ thống quản lý cấu hình

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Bùi Chí Tài NGHIÊN CỨU MỘT GIẢI PHÁP BẢO TRÌ PHẦN MỀM TỰ ĐỘNG KẾT HỢP VỚI HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẤU HÌNH KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Công nghệ thông tin HÀ NỘI - 2009 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Bùi Chí Tài NGHIÊN CỨU MỘT GIẢI PHÁP BẢO TRÌ PHẦN MỀM TỰ ĐỘNG KẾT HỢP VỚI HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẤU HÌNH KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Công nghệ thông tin Cán bộ hướng dẫn: ThS. Đào Kiến Quốc HÀ NỘI – 2009 TÓM TẮT NỘI DUNG Trong khóa luận tốt nghiệp này, chúng tôi tìm hiểu và nghiên cứu về hệ thống quản lý cấu hình phần mềm, mà nhiệm vụ quan trọng nhất là quản lý phiên bản. Hầu hết công cụ quản lý phiên bản hiện thời chỉ chú trọng hỗ trợ cho những nhà phát triển trong khi phát triển phần mềm nhằm kiểm soát mọi sự thay đổi của phần mềm do nhà phát triển tạo ra, mà chưa hỗ trợ việc nâng cấp phần mềm tự động về phía khách hàng, rộng hơn là bảo trì phần mềm tự động. Vì vậy trong khóa luận này, chúng tôi sẽ đề xuất một giải pháp kết hợp việc nâng cấp tự động với hệ thống quản lý phiên bản. Dựa trên ý tưởng đó, chúng tôi đã tiến hành phân tích, thiết kế và cài đặt thử nghiệm chương trình mô phỏng kết hợp nâng cấp phần mềm với hệ thống quản lý phiên bản. i MỤC LỤC CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU........................................................................................ - 1 - 1.1. Khái niệm bảo trì phần mềm ..........................................................................- 1 - 1.2. Khái niệm quản lý cấu hình phần mềm ..........................................................- 1 - 1.3. Vai trò của quản lý cấu hình phần mềm.........................................................- 1 - 1.4. Hoạt động quản lý cấu hình ............................................................................- 3 - 1.4.1. Các khái niệm cơ bản trong quản lý cấu hình ............................................ - 3 - 1.4.2. Các hoạt động chính trong quản lý cấu hình ...............................................- 3 - CHƯƠNG 2 THỰC TRẠNG VÀ GIẢI PHÁP................................................ - 12 - 2.1. Thực trạng .....................................................................................................- 12 - 2.2. Đề xuất giải pháp ...........................................................................................- 13 - CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH HỆ THỐNG MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG NÂNG CẤP TỰ ĐỘNG KẾT HỢP VỚI QUẢN LÝ PHIÊN BẢN ............................. - 14 - 3.1. Mục tiêu hệ thống ...............................................................................................- 14 - 3.2. Các chức năng hệ thống .....................................................................................- 14 - 3.3. Mô hình khái niệm .............................................................................................- 14 - 3.3.1. Các khái niệm................................................................................................- 15 - 3.4. Xác định các tác nhân, ca sử dụng và mô tả ca sử dụng ...................................- 15 - 3.4.1. Xác định các tác nhân ....................................................................................- 15 - 3.4.2. Xác định các ca sử dụng (Use Case) ..............................................................- 16 - 3.5. Biểu đồ sử dụng theo gói và mô tả ca sử dụng của hệ thống.............................- 17 - 3.5.1. Gói quản lý phiên bản ....................................................................................- 17 - 3.5.2. Gói quản lý mã nguồn....................................................................................- 21 - 3.5.3. Gói quản lý nâng cấp phiên bản .....................................................................- 23 - 3.6. Biểu đồ tuần tự hệ thống ....................................................................................- 25 - 3.6.1. Gói quản lý phiên bản ....................................................................................- 25 - 3.6.2. Gói quản lý mã nguồn....................................................................................- 28 - 3.6.3. Gói quản lý nâng cấp phiên bản .....................................................................- 30 - 3.7. Hợp đồng cho các thao tác hệ thống ..................................................................- 31 - CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG NÂNG CẤP KẾT HỢP VỚI QUẢN LÝ PHIÊN BẢN ......................................................... - 37 - 4.1. Biểu đồ tuần tự đối tượng ..................................................................................- 37 - 4.1.1. Gói quản lý phiên bản ....................................................................................- 37 - 4.1.2. Gói quản lý mã nguồn....................................................................................- 42 - 4.1.3. Gói quản lý nâng cấp phiên bản .....................................................................- 45 - 4.2. Biểu đồ lớp ..........................................................................................................- 47 - CHƯƠNG 5 CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM .......................................................... - 48 - ii 5.1. Môi trường triển khai.........................................................................................- 48 - 5.2. Phương pháp triển khai .....................................................................................- 48 - 5.3. Kết quả triển khai ..............................................................................................- 49 - CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN.................................................................................. - 58 - TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. - 59 - Mở đầu - 1 - CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU Chương này nhằm giới thiệu những khái niệm và hoạt động chung của việc “bảo trì phần mềm” và “hệ thống quản lý cấu hình”. 1.1. Khái niệm bảo trì phần mềm Bảo trì phần mềm (Software Maintenance) là việc chỉnh sửa một sản phẩm phần mềm sau khi đã chuyển giao để sửa lỗi, để cải tiến hiệu năng (performance) hoặc các thuộc tính khác, hoặc làm thích ứng sản phẩm trên một môi trường bị thay đổi.[7] Trong bảo trì phần mềm chúng ta xem xét hoạt động nâng cấp phần mềm  Nâng cấp phần mềm: Là việc sử dụng hay triển khai (deploying) một phiên bản phần mềm mới để thay thế cho một phiên bản phần mềm khác (cũ hơn). Ví dụ: Nâng cấp phiên bản trình duyệt Firefox 3.0.4 lên Firefox 3.0.7 1.2. Khái niệm quản lý cấu hình phần mềm Quản lý cấu hình phần mềm (Software Configuration Management – SCM) là sự phát triển và áp dụng các chuẩn và các thủ tục để quản lý sự phát triển của hệ thống sản phẩm. Quản lý cấu hình là hoạt động bao trùm trong suốt tiến trình phần mềm. Bởi vì những thay đổi có thể xảy ra vào bất cứ lúc nào, hoạt động quản lý cấu hình được phát triển để xác định thay đổi, kiểm soát thay đổi, đảm bảo rằng những thay đổi đó được thi hành một cách đúng đắn, và báo cáo những thay đổi đó cho những người liên quan.[2] Theo chuẩn CMM và ISO 15504: Mục đích của Quản Lý Cấu Hình là để thiết lập và bảo đảm tính toàn vẹn của các sản phẩm trung gian cũng như sản phẩm sau cùng của một dự án phần mềm, xuyên suốt chu kỳ sống của dự án phần mềm đó. 1.3. Vai trò của quản lý cấu hình phần mềm Tại sao lại phải quản lý cấu hình ?[3] Thực tiễn phát triển phần mềm chúng ta thường gặp những sự cố như:  Một lỗi nào đó của phần mềm đang xây dựng đã tốn công sửa chữa, bỗng nhiên xuất hiện trở lại. Mở đầu - 2 -  Một chức năng nào đó của phần mềm đã được phát triển và kiểm tra cẩn thận bỗng thất lạc hoặc biến mất một cách khó hiểu.  Một chương trình đã được kiểm tra cẩn thận bỗng nhiễn không chạy được nữa.  Một chương trình gồm nhiều đơn thể (module), mỗi đơn thể gồm nhiều chức năng, các chức năng được chia ra cho nhiều lập trình viên, mỗi chức năng bao gồm nhiều tập tin mã nguồn, với nhiều phiên bản khác nhau. Khi tích hợp hệ thống và biên dịch, trong hàng chục tập tin mã nguồn với hàng trăm phiên bản, tập tin nào, phiên bản nào là đúng và cần lấy để tiến hành tích hợp. Quản lý cấu hình tốt sẽ giải quyết được nhiều vấn đề có thể xảy ra:  Cập nhật đồng thời: Khi 2 hoặc nhiều lập trình viên làm việc cách biệt nhau nhưng trên cùng một chương trình hoặc dự án, những thay đổi mà người này thực hiện có thể phá vỡ kết quả làm việc của người khác. Ví dụ: Sản phẩm anh A làm ra sử dụng kết quả công việc của anh B, sản phẩm của anh B thay đổi dẫn đến sản phẩm của anh A không chạy được.  Chia sẻ mã nguồn: Trong các hệ thống lớn, khi các chức năng chung bị thay đổi, tất cả những người liên quan phải được biết. Không quản lý mã nguồn tốt thì không có cách nào đảm bảo tất cả những người liên quan đều được thông báo những thay đổi đó.  Vấn đề phiên bản phần mềm (release): Hầu hết các chương trình hoặc hệ thống lớn được phát triển với nhiều phiên bản từ thấp đến cao. Trong trường hợp một phiên bản khách đang dùng, phiên bản khác đang được kiểm tra (test), và một phiên bản khác nữa đang trong quá trình phát triển, khi có một lỗi xảy ra, việc sửa lỗi phải đồng bộ giữa ba phiên bản này, nếu quản lý mã Mở đầu - 3 - nguồn không tốt, vấn đề đồng bộ rất khó thực hiên được. Nếu lỗi do khách hàng phát hiện ra, lỗi đó phải được sửa trong tất cả các phiên bản về sau. Quản lý cấu hình được thực hiện xuyên suốt chu kỳ sống của dự án, từ lúc bắt đầu đến lúc kết thúc, thậm chí vẫn còn trong giai đoạn bảo trì sản phẩm sau dự án. 1.4. Hoạt động quản lý cấu hình 1.4.1. Các khái niệm cơ bản trong quản lý cấu hình  Hạng mục cấu hình (Configuration Item - CI): Là tên gọi của các sản phẩm, sản phẩm trung gian, một file hoặc một nhóm file, tài liệu hoặc một nhóm tài liệu trong dự án mà ta cần phải quản lý và kiểm soát. Ví dụ: một file mã nguồn, tài liệu về yêu cầu sản phẩm, bản thiết kế,…  Ranh giới (Baseline): Là một mốc trong quá trình phát triển phần mềm mà sau điểm mốc này thì mọi thay đổi phải được thông báo tới tất cả những người có liên quan. Ví dụ: Các thành phần của đặc tả thiết kế phải được viết thành tài liệu và được xem xét lại, các lỗi phải được tìm ra và sửa cho đúng. Một khi mà tất cả các phần của việc đặc tả đã được xem xét, sửa cho đúng và sau đó được phê chuẩn thì bản đặc tả thiết kế trở thành một baseline. 1.4.2. Các hoạt động chính trong quản lý cấu hình Mở đầu - 4 - a. Lập kế hoạch quản lý cấu hình Thông thường việc lập kế hoạch quản lý cấu hình được thể hiện trong một tài liệu có tên là kế hoạch quản lý cấu hình (Configuration Management Plan – CMP). Bản kế hoạch này bao gồm các khoản sau:  Ý nghĩa, mục đích và phạm vi áp dụng của bản kế hoạch.  Vai trò và trách nhiệm của các nhóm, cá nhân trong dự án thực hiện các hoạt động khác nhau liên quan đến quản lý cấu hình. Định nghĩa rõ ràng ai thực hiện, ai tham gia xem xét (review), ai phê duyệt (approve) trên các hạng mục cấu hình (CI) của dự án, cũng như vai trò của khách hàng, người sử dụng đầu cuối. Ví dụ minh họa: Role Project Manager CM Responsible CM Librarian Tool Responsible Subsystem CCB Full System CCB Task 1 R S I Task 2 I R I C Task 3 I R A C R: Responsible;A:Approval;S:Support;I:Inform;C:Consult Mở đầu - 5 -  Công cụ, môi trường và cơ sở hạ tầng. Phần này mô tả các công cụ phần mềm hoặc quy trình thủ tục được sử dụng để hỗ trợ trong việc quản lý cấu hình, chẳng hạn công cụ quản lý phiên bản sản phẩm (version control). Mô tả vị trí các máy chủ, máy trạm, cấu hình hệ thống client- server,…  Phương pháp nhận diện (identification) và thiết lập các baseline trên các CI  Quy ước đặt tên trong dự án, kể cả tên file.  Quy trình kiểm soát thay đổi (change control process).  Chỉ định thành viên nhóm kiểm soát cấu hình (Configuration Control Board –CCB).  Thông tin nơi lưu trữ các CI.  Kiểm kê và báo cáo cấu hình (configuration accounting and reporting)  Quy trình thủ tục lưu trữ và chép dự phòng (backup and archive) b. Định danh/đánh số các hạng mục cấu hình (Identification of Configuration Items) Định danh là một trong những hoạt động nền tảng của quản lý cấu hình. Mục đích của định danh là để xác định tính duy nhất của một CI, cũng như mối quan hệ giữa nó với các CI khác. Nó bao gồm việc mô tả tên, đánh số, đánh dấu đặc trưng cho một CI, giúp nhận biết và phân biệt CI này với CI khác hay thành phần khác. Trong sản xuất phần mềm, một CI có thể bao gồm một hay nhiều file, ví dụ: một module ExpMod có thể coi là một CI, nó chứa 2 file khác nhau ExpMod.h và ExpMod.c Mỗi CI phải có một số định danh duy nhất, dạng thường thấy là: __ Ví dụ: PRJ0001_REQB_1.0.4_draft_B cho biết: Số ID của dự án: PRJ0001 Số ID của Item: REQB Mở đầu - 6 - Số phiên bản: 1.0.4_draft_B Trong một dự án, thường số lượng file mã nguồn rất nhiều, do vậy quy tắc cơ bản cho các file mã nguồn (source code) là: các file cùng tạo nên một khối chức năng thì nên gom chung thành một CI. c. Kiểm soát phiên bản (Version Control) Kiểm soát phiên bản là sự kiểm soát các phiên bản khác nhau của một CI (bao gồm việc định danh và lưu trữ của CI đó). Một phiên bản nói dễ hiểu là một thực thể mới của một CI sau khi đã qua một hoặc nhiều lần xem xét và thay đổi. Phiên bản của một CI khác với phiên bản của các file thành phần bên trong đó. Ví dụ phiên bản của CI module “ExpMod” khác với phiên bản của file thành phần “ExpMod.h” và “ExpMod.c” Hình 04. Ví dụ phiên bản Các phiên bản quan trọng của CI có thể được đánh nhãn (label) để đánh dấu và biểu thị:  Một “mốc” quan trọng trong tiến trình phát triển CI đó, ví dụ: một phiên bản được nâng cấp sau một thay đổi lớn.  Phiên bản mà CI được phê duyệt  Phiên bản được baseline d. Quản lý baseline Các loại baseline thường gặp bao gồm: Chức năng Kế hoạch Yêu cầu khách hàng (Requirements) Mở đầu - 7 - Sản phẩm (Product) Bản phân phối (Release) Kiểm thử (Test) Môi trường hoạt động (Environment) Quản lý baseline bao gồm:  Chọn các CI cho mỗi loại baseline  Tiến hành “ghim chết” baseline tại thời điểm sau khi các thay đổi đã được chấp thuận và phê duyệt Thông thường baseline được tiến hành tại điểm kết thúc của mỗi pha (phase) hay các “mốc” quan trọng trong dự án. Hình 05. Mô tả baseline Đồng thời, trong quản lý baseline, vai trò và nhiệm vụ của những người thiết lập và phê chuẩn baseline cũng phải được xác định. e. Kiểm soát thay đổi (Change Control) Yêu cầu thay đổi là điều không thể tránh khỏi trong quá trình phát triển hay bảo trì phần mềm. Mục đích của “Change Control” là để kiểm soát đầy đủ tất cả các thay đổi ảnh hưởng đến việc phát triển phần mềm. Đôi lúc chỉ vài thay đổi trong yêu cầu của khách hàng dẫn đến tất cả các giai đoạn phát triển phần mềm (thiết kế, code, kiểm thử) đều phải thay đổi theo. Yêu cầu trong kiểm soát thay đổi là mọi sự thay đổi phải được thông báo đến tất cả những người hoặc nhóm làm việc có liên quan. Hình sau mô tả một quy trình kiểm soát thay đổi cơ bản: Mở đầu - 8 - Hình 06. Quy trình kiểm soát thay đổi Các bước cơ bản trong kiểm soát thay đổi gồm:  Nghiên cứu, phân tích  Phê chuẩn hoặc không phê chuẩn  Thực hiện việc thay đổi  Kiểm tra việc thay đổi  Xác lập baseline mới Khái niệm CCB (Change Control Board) là nhóm kiểm soát thay đổi, nhóm này được thành lập trong từng dự án. CCB thông thường bao gồm những người sau trong dự án:  Người quản lý cấu hình  Trưởng dự án  Trưởng nhóm kĩ thuật (Technical lead)  Trưởng nhóm kiểm thử (Test lead)  Kỹ sư chất lượng (Quality Engineer)  Và những ai bị ảnh hưởng bởi các thay đổi Nhiệm vụ của CCB thường là:  Bảo đảm tất cả các thay đổi được các bộ phận liên quan nhận biết và tham gia Mở đầu - 9 -  Xem xét, phê chuẩn hoặc phủ quyết các thay đổi trên các baseline  Kiểm tra, xác nhận các thay đổi  Phê chuẩn các bản phân phối sản phẩm đến khách hàng f. Báo cáo tình trạng cấu hình (Configuration Status Accounting) Công việc này bao gồm việc ghi nhận và báo cáo tình trạng của các CI cũng như các yêu cầu thay đổi, tập hợp các số liệu thống kê về các CI góp phần tạo nên sản phẩm. Nó trả lời các câu hỏi như: có bao nhiêu files bị ảnh hưởng khi sửa chữa một lỗi phần mềm (bug) nào đó ? Kết quả của công việc này được ghi lại trong báo cáo Configuration Status Accounting Report (CSAR). Báo cáo chỉ rõ các điểm:  Liệt kê tất cả các baseline và các CI thành phần có liên quan  Làm nổi bật các CI đang được phát triển hoặc vừa bị thay đổi  Liệt kê các thay đổi đang còn dang dở hay đang hoàn thành, và các baseline bị ảnh hưởng bởi các thay đổi đó Báo cáo này được làm thường xuyên và định kỳ, xuyên suốt dự án. g. Kiểm định (Auditing) Có 3 loại kiểm định thường được thực hiện: CSAR Audit Kiểm định này thường được làm sau mỗi lần một CSAR được tạo ra, bao gồm:  Bảo đảm rằng các baseline mới nhất được liệt kê trong CSAR  Bảo đảm rằng tất cả các CI tạo nên một baseline được liệt kê  Kiểm tra các CI đã bị thay đổi từ lần baseline trước đó, so sánh chúng với các yêu cầu thay đổi để khẳng định sự thay đổi trên các CI là hợp lý Physical configuration audit (PCA) Kiểm định này nhằm mục đích khẳng định xem những gì khách hàng yêu cầu có được hiện thực trong thực tế hay không, cụ thể bao gồm 2 việc:  Kiểm tra vết để phản ánh tính 2 chiều giữa yêu cầu khách hàng và việc hiện thực viết code trong dự án: requirements code Mở đầu - 10 -  Xác định những gì sẽ được phân phối cho khách hàng (các file chạy, mã nguồn, tài liệu đi kèm,v..v..) có đáp ứng với yêu cầu khách hàng không Functional configuration audit (FCA) Kiểm định này nhằm mục đích khẳng định xem những gì khách hàng yêu cầu có được kiểm tra chặt chẽ trên sản phẩm tạo ra trước khi giao cho khách hàng hay không, cụ thể là kiểm tra vết để phản ánh tính 2 chiều giữa yêu cầu khách hàng và việc kiểm tra sản phẩm: requirements test h. Quản lý sản phẩm chuyển giao (release management) Khái niệm “build” và “release”: Quá trình phát triển sản phẩm thường qua nhiều lần tích hợp, kết quả của mỗi lần tích hợp là một bản “build” được hình thành, trong rất nhiều bản “build” đó, một số bản đáp ứng yêu cầu đã định hoặc lập kế hoạch trước (theo yêu cầu khách hàng), sẽ được gửi cho khách hàng để kiểm tra hoặc đánh giá. Các bản “build” này sẽ được gọi là “release”, và công việc tạo ra và phân phối các bản release sẽ được gọi là công việc “release”. Sản phẩm sau cùng cũng là một bản release, đôi khi còn gọi là “final release”. Quản lý release bao gồm nhóm các công việc để bảo đảm rằng tất cả các bản release gửi cho khách hàng là:  Hoàn thành, và  Có thể được tái tạo bởi khách hàng, ví dụ: Khách hàng có thể tạo ra file chạy (executable) từ các file mã nguồn được gửi tới Trong quá trình chuyển giao (release), việc quản lý đòi hỏi phải thực hiện các công việc sau:  Tiến hành “ghim chết” baseline môi trường phát triển sản phẩm và các file, tài liệu (sẽ chuyển giao)  Thực hiện báo cáo CSAR  Thực hiện các kiểm nghiệm (audit) PCA và FCA  Đóng gói các file và tài liệu sẽ chuyển giao  Xác nhận đã nhận bản release từ khách hàng i. Lưu trữ và chép dự phòng (Backup and Archive) Mở đầu - 11 - Lưu trữ và chép dự phòng là một hoạt động của quản lý cấu hình, đồng thời là một trong những hoạt động quan trọng của sản xuất phần mềm. Nó giúp khắc phục các trường hợp rủi ro bị mất mát dữ liệu do thao tác sai, do virus, hoặc do sự cố phần cứng, phần mềm. Ngoài ra, công việc này còn hỗ trợ cho hoạt động kiểm soát phiên bản trong trường hợp muốn sử dụng các phiên bản khác nhau. Lưu trữ và chép dự phòng đòi hỏi toàn bộ sản phẩ