Области знаний программной инженерии и стандарты ЖЦ программного обеспечения

На всех уровнях тестирования применяются методы:

• функционального тестирования, обеспечивающие проверку реализации функций, которые определены в требованиях, а также правильность их выполнения;
• регрессионного тестирования, ориентированные на повторное выборочное тестирование системы или ее компонентов после внесения в них изменений на тех же тестах, что и до модификации;
• тестирования эффективности, проверяющие производительность, пропускную способность, максимальный объем данных и системные ограничения в соответствии со спецификациями требований;
• стресс-тестирования, проверяющие поведение системы при максимально допустимой нагрузке или при ее превышении;
• альфа и бета тестирования, выполняющие внутреннее тестирование кодов системы и внешнее тестирование интерфейсов. Альфа - это внутреннее тестирование (функций и алгоритмов), а бета - внешнее (взаимосвязей с другими системами и средой)
• конфигурационного тестирования, проверяющие структуры и идентификации системы на различных наборах данных, а также работу системы на различных конфигурациях аппаратуры и оборудования.

К методам тестирования относятся также методы проведения испытаний ПО, проверки реализации требований и обеспечения параметров настройки и размещения компонентов ПО на заданном количестве и типах компьютеров, среды и ОС.

Техники тестирования базируются на некоторых теоретических и практических положениях, например, на природе подхода к проектированию (компонентного, объектно-ориентированного, сервисного и т.п.), а также на следующих данных:

• информация о структуре ПО или системы в документации ("белый ящик" ) ;
• подбор тестовых наборов данных для проверки правильности работы компонентов и системы в целом без знания их структуры ("черный ящик");
• анализ граничных значений, таблиц принятия решений, потоков данных, статистики отказов и др.;
• блок-схемы построения программ и составления наборов тестов для покрытия системы этими тестами;
• обнаруженные и зафиксированные в таблицах системы дефекты, пред- и постусловия выполнения, структурные характеристики системы (количество модулей, объем данных и др.).

Метрики тестирования.Для измерения результатов тестирования ПО, а также при проведении анализа качества используются метрики. Измерение как часть планирования и разработки тестов базируется на размере программ, их структуре и количестве обнаруженных ошибок и дефектов. Метрики тестирования обеспечивают измерение процесса планирования, проектирования и тестирования; а также результатов тестирования на основе таксономии отказов и дефектов, покрытия границ тестирования, проверки потоков данных и др. Процесс тестирования документируется и согласно стандарту IEEE 829-98 включает описание тестовых документов, их связи между собой и с задачами тестирования. Без документации по процессу тестирования невозможно провести сертификацию продукта по модели СММ [1.20]. После завершения тестирования рассматриваются вопросы стоимости и оценки рисков, вызванных сбоями или недостаточно надежной работой системы. Стоимость тестирования является одним из ограничений, на основе которого принимается решение о прекращении или его продолжении.

Управление тестированием:

• планирование процесса тестирования (составление планов, тестов, наборов данных) и оценивание показателей качества ПО;
• проведение тестирования компонентов повторного использования и паттернов как основных объектов сборки ПО;
• генерация необходимых тестовых сценариев, соответствующих среде выполнения ПО;
• верификация правильности реализации системы и валидация правильности реализации требований к ПО;
• сбор данных об отказах, ошибках и др. непредвиденных ситуациях при выполнении программного продукта;
• подготовка отчетов по результатам тестирования и оценка характеристик системы.

Заметим, что стандарт ISO/IEC 12207 и гармонизированный ГОСТ 12207 не выделяет деятельность по тестированию в качестве самостоятельного процесса, а рассматривает тестирование как неотъемлемую часть всего ЖЦ.

1.1.5. Сопровождение ПО (Software maintenance)

Сопровождение ПО - совокупность действий по обеспечению работы ПО, а также по внесению изменений в случае обнаружения ошибок в процессе эксплуатации, по адаптации ПО к новой среде функционирования, а также по повышению производительности или улучшению других характеристик ПО. В связи с решением проблемы 2000 года сопровождение стало рассматриваться как более важный процесс, который должны осуществлять разработчики. Новая версия системы должна решать те же самые задачи, иметь план переноса информации в другие обновленные БД и учета стоимости сопровождения. Сопровождение (в соответствии со стандартами ISO/IEC 12207 и ISO/IEC 14764) считается модификацией программного продукта в процессе эксплуатации при условии сохранения целостности продукта.

Область знаний "Сопровождение ПО (Software maintenance)" состоит из следующих разделов:

• основные концепции (Basic Concepts),
• процесс сопровождения (Process Maintenance),
• ключевые вопросы сопровождения ПО (key Issue in Software Maintenance) ,
• техники сопровождения (Techniques for Maintenance)

Сопровождение рассматривается с точки зрения удовлетворения требований к созданному ПО, корректности его выполнения, процессов обучения и оперативного учета процесса сопровождения.

Основные концепции описывают базовые определения и терминологию, подходы к эволюции и сопровождению ПО, а также к оценке стоимости сопровождения и др.

К основным концепциям можно отнести ЖЦ ПО (стандарт ISO/IEC 12207) и составление документации. Главное назначение этой области знаний состоит в выполнении готовой программной системы, фиксации возникающих ошибок при выполнении, исследовании причин ошибок, анализа необходимости модификации системы в целях устранения ошибок, оценки стоимости работ по проведению изменений функций и системы в целом. Рассматриваются проблемы, связанные с увеличением сложности продукта при большом количестве изменений и методы ее преодоления.

Процесс сопровождения включает: модели процесса сопровождения и планирование деятельности людей, которые проводят запуск ПО, проверку правильности его выполнения и внесения в него изменений. Процесс сопровождения согласно стандарту ISO/IEC 14764 проводится путем:

• корректировки, т.е. изменения продукта для устранения обнаруженных ошибок или нереализованных задач;
• адаптации, т.е. настройки продукта в изменившихся условиях эксплуатации или в новой среде выполнения данного ПО;
• улучшения, т.е. эволюционного изменения продукта для повышения производительности или уровня сопровождения;
• проверки ПО с целью поиска и исправления ошибок, обнаруженных при эксплуатации системы.

Ключевые вопросы сопровождения ПО.Основными из этих вопросов являются управленческие, измерительные и стоимостные. Сущность управленческих вопросов состоит в контроле ПО в процессе модификации, совершенствовании функций и недопущении снижения производительности системы. Вопросы измерения связаны с оценкой характеристик системы после ее модификации, а также повторного тестирования и оценки показателей качества. Стоимостные вопросы связаны с оценкой затрат на сопровождение ПО в зависимости от его типа, квалификации персонала, платформы и др. Знание этих факторов часто позволяет уменьшить затраты.

Эволюция ПО.Известный специалист в области ПО Дж. Леман (1970г.) предложил рассматривать сопровождение как эволюционную разработку программных систем, поскольку сданная в эксплуатацию система не всегда является полностью завершенной, ее надо изменять в течение срока эксплуатации. В результате программная система становится более сложной и плохо управляемой, возникает проблема уменьшения ее сложности. К технологиям эволюции ПО относятся реинженерия, реверсная инженерия и рефакторинг.

Реинженерия - это усовершенствование устаревшего ПО путем его реорганизации или реструктуризации, а также перепрограммированием отдельных элементов или настройки параметров на другую платформу или среду выполнения с сохранением удобства его сопровождения.

Реверсная инженерия состоит в восстановлении спецификации (графов вызовов, потоков данных и др.) по полученному коду системы для наблюдения за ней на более высоком уровне. Восстанавливается идентификация программных компонентов и связей между ними для обеспечения перепрограммирования системы к новой форме.

Чаще всего реверсная инженерия применяется после того, как в код ПО было внесено много изменений и оно стало неуправляемым.

Рефакторинг - это реорганизация кода для улучшения характеристик и показателей качества объектно-ориентированных и компонентных программ без изменения их поведения. Этот процесс реализуется путем постепенного изменения отдельных операций над текстами, интерфейсами, средой программирования и выполнения ПО, а также настройки или внесения изменений в инструментальные средства поддержки ПО. Если сохраняется форма существующей системы при изменении, то рефакторинг - один из вариантов реверсной инженерии.

1.1.6. Управление конфигурацией ПО

Управление конфигурацией (Software Configuration Management - SCM) состоит в идентификации компонентов системы, определении функциональных и физических характеристик аппаратного и программного обеспечения для контроля за внесением изменений и трассированием конфигурации на протяжении ЖЦ. Это управление соответствует одному из вспомогательных процессов ЖЦ (ISO/IEC 12207), выполняется техническим и административным руководством проекта; составляются отчеты об изменениях, внесенных в конфигурацию, и степени их реализации, а также проводится проверка соответствия внесенных изменений заданным требованиям.

Конфигурация системы - состав функций, программного и технического обеспечения системы, возможные их комбинации в зависимости от наличия оборудования, общесистемных средств, обозначенных в технической документации системы, и требования к продукту.

Конфигурация ПО включает набор функциональных и технических характеристик ПО, заданных в технической документации и реализованных в готовом продукте. Это сочетание разных элементов продукта вместе с заданными процедурами сборки и настройки на среду в соответствии с назначением системы. Примерами элементов конфигурации являются график разработки, проектная документация, исходный и исполняемый код, библиотека компонентов, инструкции по установке и развертыванию системы.

Область знаний "Управление конфигурацией ПО" состоит из следующих разделов:

• управление процессом конфигурации (Management of SCM Process),
• идентификация конфигурации ПО (Software Configuration Identification),
• контроль конфигурации ПО (Software Configuration Control),
• учет статуса (положение конфигурации в ПО или состояние) конфигурации ПО (Software Configuration Status Accounting),
• аудит конфигурации ПО (Software Configuration Auditing),
• управление версиями ПО и доставкой (Software Release Management and Delivery).

Управление процессом конфигурации.Это деятельность по контролю эволюции и целостности продукта при идентификации, контроле изменений и обеспечении отчетной информацией, касающейся конфигурации. Включает:

• систематическое отслеживание вносимых изменений в отдельные составные части конфигурации, выполнение аудита изменений и автоматизированного контроля за внесением изменений в конфигурацию системы или ПО;
• поддержку целостности конфигурации, ее аудит и обеспечение внесения изменений в элементы конфигурации;
• ревизию конфигурации в целях проверки наличия разработанных программных или аппаратных средств и согласования версии конфигурации с заданными требованиями;
• трассировка изменений в конфигурацию на этапах сопровождения и эксплуатации ПО.

Идентификация конфигурации ПО заключается в документировании функциональных и физических характеристик элементов конфигурации ПО, а также в оформлении технической документация на элементы конфигурации ПО.

Контроль конфигурации ПО состоит в проведении работ по координации, утверждению или отбрасыванию реализованных изменений в элементах конфигурации после формальной ее идентификации, а также в анализе входящих компонентов в конфигурацию и соответствия их идентификации.

Учет статуса или состояния конфигурации ПО проводится с помощью комплекса мероприятий, позволяющих определить степень изменения конфигурации, полученной от разработчика, а также правильность внесенных изменений в конфигурацию ПО при ее сопровождении. Информация и количественные показатели накапливаются в соответствующей БД и используются при управлении конфигурацией, составлении отчетности, оценивании качества и выполнении других процессов ЖЦ.

Аудит конфигурации - это деятельность, которая выполняется для оценки продукта и процессов на соответствие стандартам, инструкциям, планам и процедурам. Аудит определяет степень, в которой элемент конфигурации удовлетворяет заданным функциональным и физическим (аппаратным) характеристикам системы. На основе функционального и физического аудита конфигурации фиксируется базовая линия изготовленного продукта.

Управление версиями ПО - это отслеживание имеющейся версии элемента конфигурации; сборка компонентов; создание новых версий системы на основе существующих путем внесения изменений в конфигурацию; согласование версии продукта с требованиями и проведенными изменениями на этапах ЖЦ; обеспечение оперативного доступа к информации об элементах конфигурации и системы, к которым они относятся. Управление выпуском охватывает идентификацию, упаковку и передачу элементов продукта и документации заказчику. При этом используются следующие основные понятия.

Базис (baseline) - формально обозначенный набор элементов ПО, зафиксированный на этапах ЖЦ ПО.

Библиотека ПО - контролируемая коллекция объектов ПО и документации, предназначенная для облегчения процесса разработки, использования и сопровождения ПО.

Сборка ПО - объединение корректных элементов ПО и конфигурационных данных в единую исполняемую программу.