Основы Программной Инженерии (по swebok) Введение Программная инженерия как дисциплина swebok руководство
 Скачать 3.21 Mb.
|
|
Основы сопровождения программного обеспечения (Software Maintenance Fundamentals) Эта секция включает концепции и терминологию, формирующие основы понимания роли и содержания работ по сопровождению программных систем. Темы данной секции предоставляют соответствующие определения и описывают, почему именно существует потребность в сопровождении. Категории сопровождения критически важны для понимания сути обсуждаемых вопросов. Определения и терминология (Definitions and Terminology) Сопровождение программного обеспечения определяется стандартом IEEE Standard for Software Maintenance (IEEE 1219) как модификация программного продукта после передачи в эксплуатацию для устранения сбоев, улучшения показателей производительности и/или других характеристик (атрибутов) продукта, или адаптации продукта для использования в модифицированном окружении. Интересно, что данный стандарт также касается вопросов подготовки к сопровождению до передачи системы в эксплуатацию, однако, структурно это сделано на уровне соответствующего информационного приложения, включенного в стандарт. В свою очередь, стандарт жизненного цикла 12207 (IEEE, ISO/IEC, ГОСТ Р ИСО/МЭК) позиционирует сопровождение как один из главных процессов жизненного цикла. Этот стандарт описывает сопровождение как процесс модификации программного продукта в части его кода и документации для решения возникающих проблем <при эксплуатации> или реализации потребностей в улучшениях <тех или иных характеристик продукта>. Задача состоит в модификации продукта при условии сохранения его целостности. Международный стандарт ISO/IEC 14764 (Standard for Software Engineering - Software Maintenance) определяет сопровождение программного обеспечения в тех же терминах, что и стандарт 12207, придавая особое значение работам по подготовке к деятельности по сопровождению до передачи системы в реальную эксплуатацию, например, вопросам планирования регламентов и операций по сопровождению. Природа сопровождения (Nature of Maintenance) Сопровождение поддерживает функционирование программного продукта на протяжении всего операционного жизненного цикла, то есть периода его эксплуатации. В процессе сопровождения фиксируются и отслеживаются запросы на модификацию (также называемые “запросами на изменения” – change requests, в частности, в контексте конфигурационного управления), оценивается влияние предлагаемых изменений, модифицируется код и другие активы (артефакты) продукта, проводится необходимое тестирование и, наконец, выпускается обновленная версия продукта. Кроме того, проводится обучение пользователей и обеспечивается их ежедневная поддержка при работе с текущей версией продукта. В SWEBOK отмечается, что сопровождение, с точки зрения операций отслеживания и контроля, обладает большим содержанием, чем разработка (в общем понимании). Объем и активность операций по контролю разработки в большой степени зависит от сложившихся практик, внутрикорпоративных регламентов и требований, а также применяемых методологий и концепции управления (в частности – проектного менеджмента). Так или иначе, отслеживание и контроль – ключевые элементы деятельности по сопровождению программного обеспечения (как и других ИТ-активов предприятия). Стандарт 12207 определяет понятие “maintainer” - в соответствующем ГОСТ он именуется как “персонал сопровождения”, подразумевая организацию, выполняющая работы по сопровождению. SWEBOK использует данный термин, также, и в отношении лиц (individuals), проводящих определенные работы по сопровождению, в отличие, например, от разработчиков, занимающихся реализацией системы в программном коде. Стандарт жизненного цикла 12207 также идентифицирует основные работы по сопровождению: реализация процесса <сопровождения>, анализ проблем и модификаций (изменений), реализаций модификаций, обзор (оценка)/принятие <решений> по сопровождению, миграция (с одной версии программного продукта на другую, с одного продукта на другой) и вывод системы из эксплуатации. Эти работы описываются далее в теме 3.2 “Работы по сопровождению” (Maintenance Activities). Специалисты по сопровождению (персонал сопровождения) могут получать знания о программном продукте непосредственно от разработчиков. Взаимодействие с разработчиками и раннее привлечение этих специалистов помогает уменьшить усилия, необходимые для адекватного сопровождения программной системы. По мнению автора, передача знаний персоналу сопровождения, его обучение, должно начинаться не позднее начала опытной эксплуатации продукта. В противном случае, усилия на одновременную поддержку прикладной системы и обучение соответствующих специалистов не только превысит реально допустимые нормы загрузки персонала (как группы или службы сопровождения и техподдержки, так и разработчиков системы), но снизит эффективность поддержки пользователей на критически важном этапе первоначального использования новой системы. По опыту автора и результатам обсуждения этого вопроса с сотрудниками внутрикорпоративных ИТ-департаментов, обычно, в зависимости от сложности системы, пик нагрузки на службу сопровождения приходится в течении первых 2 - 6 недель, с момента передачи системы в реальную эксплуатацию, тем более, при отказе от использования старой системы или ее предыдущей версии. SWEBOK отмечает, что, в некоторых случаях, инженеры (создававшие систему) не могут быть привлечены к обучению и поддержке персонала сопровождения. Особенно часто это касается тиражируемых или “коробочных” систем. Это создает дополнительные трудности для специалистов, обеспечивающих сопровождение. В то же время, инженеры, занимающиеся технической поддержкой (несколько боле узкий круг в команде сопровождения, включающей менеджеров, администраторов и других специалистов), должны (в зависимости от типа продукта) иметь доступ к активам проекта (например, описанию его внутренней архитектуры), включая код, документацию и т.п. Именно таким образом начинает формироваться информационная инфраструктура службы технической поддержки и сопровождения у производителей программных продуктов. Практика показывает, что инженеры по технической поддержке производителя программного обеспечения (не только “коробочного”, но и создаваемого и настраиваемого интеграторами, обладающими собственными программными решениями) должны не просто иметь доступ ко всем ключевым активам проекта (код, документация, спецификации требований, внутренние модели и т.п.), но в их обязанности входит создание “патчей” (patch – “заплата”), исправлений ошибок и, в особых случаях, такие изменения, до выпуска новой версии продукта, создаются с привлечением непосредственно разработчиков продукта (групп и подразделений R&D – Research and Development). При этом, разработчики продукта информируются о найденных ошибках и, в случае нахождения соответствующих решений специалистами технической поддержки, такие решения передаются разработчикам с тем, чтобы те либо включили такие изменения в новую версию программного продукта (безусловно, в случае успешного прохождения всех необходимых тестов), либо нашли более адекватное решение в контексте новой функциональности либо тех изменений, которые включены в новую версию продукта. В обязанности инженеров службы сопровождения, в общем случае, входит: проверка пользовательского сценария, приводящего к сбою; идентификация причин сбоя, т.е локализация ошибки/причин ее появления; предоставление соответствующих исправлений или, при невозможности создания таковых на данном этапе либо в заданные сроки – предоставление обходного пути решения проблемы для достижения требуемых бизнес-задач (такие обходные пути, обычно, называют “workaround”); журналирование всех работ и операций; помещение описания проблемы и ее решения в базу знаний службы сопровождения; передача всей информации разработчикам; своевременное информирование пользователя о статусе запроса и некоторые другие работы, содержание которых может варьироваться, в зависимости от регламентов и корпоративных стандартов в конкретной организации, либо параметров контракта на сопровождение и техническую поддержку, если таковой есть. Потребность в сопровождении (Need for Maintenance) Сопровождение необходимо для обеспечения того, чтобы программный продукт на протяжении всего периода эксплуатации удовлетворяет требованиям пользователей. Деятельность по сопровождению применима для программного обеспечения, созданного с использованием любой модели жизненного цикла (например, спиральной) и методологии разработки. На первый взгляд, это утверждение SWEBOK может показаться тривиальным. Однако, обратитесь к своему опыту разработки и использования различного программного обеспечения. Наверняка, Вы найдете случаи из собственной практики или практики коллег, когда столь очевидное утверждение хорошо бы донести до разработчика того или иного программного продукта. Изменения программной системы могут быть обусловлены как действиями по корректировке ее поведения или несвязанные с необходимостью корректировки (подразумевая уже не исправление ошибок, а, например, повышение производительности или расширение функциональности). В общем случае, работы по сопровождению должны проводиться для решения следующих задач: устранение сбоев улучшение дизайна реализация расширений <функциональных возможностей> создание интерфейсов взаимодействия с другими (внешними) системами адаптация (например, портирование) для возможности работы на другой аппаратной платформе (или обновленной платформе), применения новых системных возможностей, функционирования в среде обновленной телекоммуникационной инфраструктуры и т.п. миграции унаследованного (legacy) программного обеспечения вывода программного обеспечения из эксплуатации Деятельность персонала сопровождения включает четыре ключевых аспекта: поддержка контроля (управляемости) программного обеспечения в течение всего цикла эксплуатации поддержка модификаций программных систем совершенствование существующих функций (судя по всему, SWEBOK в данном случае подразумевает функции не программного обеспечения, а процессов сопровождения и функции персонала сопровождения, как таковые) предотвращение падения производительности программной системы до неприемлемого уровня Говоря о предотвращении деградации производительности, мы должны понимать, что это, при всем желании совершенствования системы, может делаться и за счет обновления мощности аппаратной части и/или соответствующей телекоммуникационной инфраструктуры, если это более обосновано, чем модификация самой программной системы. На самом деле это вопрос того, что окажется дешевле (и менее рискованно), т.е. связано с затратами/ стоимостью соответствующих работ, оборудования и поддержки обновленного системного окружения (что, к сожалению, часто также не учитывается даже при более-менее сложившейся практике сопровождения). Приоритет стоимости сопровождения (Majority of Maintenance Costs) Работы по сопровождению потребляют если не большую (как отмечает SWEBOK), то значительную часть финансовых ресурсов жизненного цикла программного обеспечения. Общее понимание сопровождения подразумевает лишь устранение сбоев. Однако, исследования и опросы на протяжении многих лет показывают, что более 80% усилий по сопровождению связаны не столько устранением сбоев, сколько с другими работами, не связанными с исправлением дефектов. Многие менеджеры по сопровождению объединяют в отчетности вопросы расширения функциональности и исправления ошибок в поддерживаемых программных системах. Такое смешение качественно различных работ приводит к неправильному представлению о реальной, на самом деле, не столь высокой стоимости сопровождения в части устранения дефектов. Понимание различных категорий работ в рамках деятельности по сопровождению помогает понять структуру реальных затрат. Кроме того, понимание факторов, влияющих на возможности сопровождения системы, помогают не только сохранять необходимый уровень затрат, но и снижать их. Существуют как технические, так и другие (например, организационные, являющиеся, по мнению автора, наиболее сильно влияющими на объем затрат) факторы, оказывающие влияние на стоимость сопровождения, в целом: тип приложения новизна программного обеспечения наличие и квалификация персонала по сопровождению длительность использования программной системы характеристики и специфика аппаратной части (а также телекоммуникационной инфраструктуры) качество дизайна (например, модульность или масштабируемость), кода, документации и соответствующих работ по тестированию системы Эволюция программного обеспечения (Evolution of Software) В 1969 году Леман (см. рекомендуемую литературу к данной секции SWEBOK) впервые связал деятельность по сопровождению и вопросы эволюции программного обеспечения. Результаты более чем 20-ти летних исследований во главе с Леманом привели к формулированию ряда важных положений, ключевое из которых утверждает, что деятельность по сопровождению, по-сути, представляет собой эволюционную разработку программных систем. Принятию тех или иных решений в процессе сопровождения, помогает понимание того, что происходит с программной системой в процессе ее эксплуатации. Существующее (особенно, корпоративное) программное обеспечение никогда не бывает полностью завершенным и продолжает эволюционировать в течение всего срока эксплуатации. В процессе эволюционирования, программная система становится все более сложной до тех пор, пока не предпринимаются специальные усилия (в том числе, в рамках специального проекта по модификации) по уменьшению его сложности. В то же самое время, если можно выделить тенденции развития программной системы и ее поведение достаточно стабильно, его эволюционирование можно измерить. Последние годы делаются попытки разработать соответствующие модели оценки усилий по сопровождению. В результате уже создаются определенные средства (численные и инструментальные) управления работами по сопровождению, ряд из которых приводится в ссылках к данной секции SWEBOK. Категории сопровождения (Categories of Maintenance) Многие источники, в частности, стандарт IEEE 1216, определяют три категории работ по сопровождению: корректировка, адаптация и совершенствование. Такая классификация была обновлена в стандарте ISO/IEC 14764 Standard for Software Engineering - Software Maintenance введением четвертой составляющей. Таким образом, сегодня говорят о четырех категориях сопровождения: Корректирующее сопровождение (corrective maintenance): “реактивная” модификация программного продукта, выполняемая уже после передачи в эксплуатацию для устранения сбоев; Адаптирующее сопровождение (adaptive maintenance): модификация программного продукта на этапе эксплуатации для обеспечения продолжения его использования с заданной эффективностью (с точки зрения удовлетворения потребностей пользователей) в изменившемся или находящемся в процессе изменения окружении; в первую очередь, подразумевается изменение бизнес-окружения, порождающее новые требования к системе; Совершенствующее сопровождение (perfective maintenance): модификация программного продукта на этапе эксплуатации для повышения характеристик производительности и удобства сопровождения; Профилактическое сопровождение (preventive maintenance): модификация программного продукта на этапе эксплуатации для идентификации и предотвращения скрытых дефектов до того, когда они приведут к реальным сбоям. ISO/IEC 14764 (Standard for Software Engineering - Software Maintenance) классифицирует адаптивное и совершенствующее сопровождение как работы по расширению <функциональности> продукта. Этот стандарт также объединяет корректирующую и профилактическую деятельность в общую категорию работ по корректировке системы. Профилактическое сопровождение (новейшая категория работ по сопровождению) наиболее часто проводится для программных систем, связанных с вопросами безопасности <людей>. Таблица 1. Категории сопровождения программного обеспечения. Ключевые вопросы сопровождения программного обеспечения (Key Issues in Software Maintenance) Для обеспечения эффективного сопровождения программных систем необходимо решать целый комплекс вопросов и проблем, связанных с соответствующими работами. Необходимо понимать, что процесс сопровождения предъявляет уникальные технические и управленческие требования к персоналу, занимающемуся сопровождениям и, в первую очередь, специалистам-инженерам. Попытка найти дефект в продукте, содержащем 500 тысяч строк кода, написанных другими инженерами – яркий пример сложностей, с которыми приходится сталкиваться инженерам по сопровождению. Другой пример, уже организационный, постоянная борьба за ресурсы с разработчиками (это чаще всего проявляется в вопросах отвлечения разработчиков от текущей работы для помощи в решении проблем сопровождения, а также в конкуренции за приоритеты финансирование разработки новой системы или сопровождения существующей). Одновременное планирование перспективной версии системы, реализация следующей версии и подготовка критических патчей для текущей версии – еще один классический пример проблем, с которыми приходится сталкиваться в процессе эксплуатации программного обеспечения. Данная секция представляет некоторые технические и управленческие вопросы, связанные с сопровождением программных систем. Эти вопросы и проблемы сгруппированы в набор тем: Технические вопросы Управленческие вопросы Оценка стоимости Измерения Технические вопросы (Technical Issues) Ограниченное понимание (Limited understanding) Ограниченное понимание подразумевает как быстро инженер по сопровождению может понять где необходимо внести исправления или изменения в код системы, которую он не разрабатывал. Исследования показывают, что от 40 до 60 процентов усилий по сопровождению тратится на анализ и понимание сопровождаемого программного обеспечения. Формирование целостного взгляда о системе представляет большое значение для инженеров. Этот процесс более сложен в случае анализа текстового представления системы – ее исходного кода, особенно, когда процесс эволюции системы от сборки к сборки, от релиза к релизу, в нем никак не отмечен, не документирован и когда разработчики не могут объяснить историю и структуру изменений, что, к сожалению, случается достаточно часто. Для объектно-ориентированных программ качественно упрощает задачу понимания кода использование UML-инструментария, способного на основе кода восстановить не только модель классов, но и их взаимодействия в форме диаграмм классов (class diagram), коммуникаций или сотрудничества (collaboration в UML1.x, переименованная в communication в UML 2.0) и, особенно, последовательностей (sequence diagram), демонстрирующая структуру взаимных вызовов во времени. Если соответствующий инструментарий предоставляет одновременную визуализацию кода и диаграммы и обеспечивает взаимную синхронизацию их с точки зрения навигации (выбор метода в любой из представленных диаграмм автоматически позиционирует соответствующим образом редактор кода и, наоборот) – такие средства автоматизации могут качественно сократить время, необходимое для формирования представления о системе, иногда – даже не в разы, а на порядок (конечно, при достаточном уровне знания используемых технологий со стороны инженера по сопровождению). Если к этому добавить документированность (и доступность соответствующих активов –спецификаций, моделей) архитектуры и ключевых технологических решений со стороны разработчиков системы – обсуждаемый вопрос, конечно, не становится тривиальным, однако, превращается во вполне решаемую задачу. Вообще говоря, использование соответствующих средств автоматизации построения моделей по коду (задача обратного инжиниринга – reverse engineering) является обоснованной практикой изучения любой системы или фреймворка. Опыт показывает, что при достаточной квалификации инженера, формирование общего архитектурного представления о системе (или фреймворке), понимания того, какие технологические и структурные подходы и шаблоны использовались при ее построении, позволяет решать возникающие вопросы корректировки кода и расширения функциональности системы, не нарушая общие принципы ее построения, естественным образом обеспечивая ее эволюцию, без ущерба ее целостности. При таком понимании, даже не заглядывая в код системы или фреймворка, инженер способен с очень большой вероятностью предположить возможные причины сбоя, а, в общем случае, и любых аспектов поведения системы. Тема обратного инжиниринга освещается SWEBOK как самостоятельная техника сопровождения (4.3), |