Модели жизненного цикла для разработки программных систем

За десятилетия опыта построения программных систем был наработан ряд типичных схем последовательности выполнения работ при проектировании и разработки ПС. Такие схемы получили название моделей ЖЦ.

Модель жизненного цикла - это схема выполнения работ и задач в рамках процессов, обеспечивающих разработку, эксплуатацию и сопровождение программного продукта, и отражающая эволюцию ПС, начиная от формулировки требований к ней до прекращения пользоваться ею [1.14], [[2.2- 2.6].

Исторически в эту схему работ включают:

• разработку требований или технического задания;
• разработку системы или технического проекта;
• программирование или рабочее проектирование;
• пробную эксплуатацию;
• сопровождение и улучшение;
• снятие с эксплуатации.

Основное назначение моделей ЖЦ состоит в следующем:

• планирование и распределение работ между разработчиками и ресурсов, а также управление программным проектом;
• обеспечение взаимодействия между разработчиками проекта и заказчиком;
• наблюдение и контроль работ, оценивание промежуточных продуктов ЖЦ на соблюдение спецификаций требований, правильное их выполнение, оценивание продукта и реальных затрат, в том числе и по применяемым программным средствам и инструментам;
• согласование промежуточных результатов с заказчиком;
• проверка правильности конечного продукта путем его тестирования на запланированных и согласованных с заказчиком наборах тестов;
• оценивание соответствия характеристик качества полученного продукта заданным требованиям;
• обсуждение используемых процессов ЖЦ в плане оценки их возможностей и недостатков, проявившихся при их применении, а также определение направлений усовершенствования или модернизации ЖЦ и др.

В связи с такими задачами, возлагаемыми на модель ЖЦ, необходимо сделать правильный выбор процессов, их задач и действий для построения модели ЖЦ ПС, которая удовлетворяет концептуальной идее проектируемой системы с учетом ее сложности и масштаба работ. В модель ЖЦ обязательно включаются процессы реализации работ и задач, обеспечивающие создание промежуточного продукта и переход к следующему процессу модели.

2.1. Процессы ЖЦ стандарта ISO/IEC 12207

При выборе схемы модели ЖЦ для конкретной предметной области, решаются вопросы включения важных для создаваемого продукта видов работ или не включения несущественных работ. На сегодня основой формирования новой модели ЖЦ для конкретной прикладной системы является стандарт ISO/IEC 12207, который задает полный набор процессов (более 40), охватывающий все возможные виды работ и задач, связанных с построением ПС, начиная с анализа предметной области и кончая изготовлением соответствующего продукта. Данный стандарт содержит основные и вспомогательные процессы (рис. 2.1 и рис. 2.2).

увеличить изображение
Рис. 2.1. Схема основных процессов ЖЦ ПС

На рис. 2.1. представлены процессы, связанные непосредственно с разработкой ПС. К категории основных процессов относятся также "первичные" процессы, определяющие порядок подготовки договора на разработку ПС, мониторинг деятельности поставщиков ПС заказчику.

Стандарт ISO/IEC 12207 предоставляет структуру процессов ЖЦ, но не обязывает использовать все процессы в модели ЖЦ ПО или в конкретной методологии разработки ПО.

увеличить изображение
Рис. 2.2. Схема вспомогательных процессов ЖЦ ПС

Являясь стандартом высокого уровня, он не задает детали того, как надо выполнять действия или задачи, составляющие процессы. Он также не задает требований к формату и содержанию документов, выпускаемых на разных процессах.

Процессы, действия и задачи приведены в стандарте в наиболее общей естественной последовательности. Это не значит, что в такой же последовательности они должны быть применены в конкретной модели ЖЦ ПС. В зависимости от проекта процессы, действия и задачи стандарта выбираются, упорядочиваются и включаются в модель ЖЦ. При применении они могут перекрывать, прерывать друг друга, выполняться итерационно или рекурсивно. Это определяет "динамический" характер стандарта и позволяет реализовать с его помощью произвольную модель ЖЦ ПС. Поэтому организации, которая намерена применить этот стандарт в своей работе, понадобятся дополнительные стандарты или процедуры, определяющие разные детали по применению выбранных элементов ЖЦ. Отметим, что комитет ISO выпускает руководства и процедуры, дополняющие стандарт 12207.

Кроме этого, стандарт ISO/IEC 12207 предоставляет основу для принятия ряда других связанных с ним стандартов, таких как

стандарты по управлению ПО, обеспечению качества, верификации и валидации, управлению конфигурацией, метриками ПО и т.д.

Из данного стандарта можно выбрать только те процессы, которые более всего подходят для реализации конкретной ПС. Обязательными являются основные процессы, которые присутствуют во всех известных моделях ЖЦ. В зависимости от целей и задач предметной области они могут быть пополнены дополнительными (документирование, обеспечение качества, верификация и валидация и т.п.) и организационными (планирование, управление и др.) процессами этого стандарта. Разработчик принимает решение о включении в новую создаваемую модель ЖЦ процесса обеспечения качества компонентов и системы управления проектом или определения набора проверочных (верификационных) процедур для обеспечения правильности продукта и соответствия его заданным требованиям.

Процессы, включенные в модель ЖЦ, предназначены для реализации стандартных задач процессов ЖЦ и могут привлекать другие процессы для реализации специализированных задач системы (например, защиты данных). Интерфейсы (входы и выходы) любых двух процессов ЖЦ должны быть минимальными и каждый из них должен удовлетворять следующим правилам:

• если процесс вызывается процессом и только процессом , то принадлежит ;
• если функция вызывается более чем одним процессом, то она становится отдельным процессом;
• проверка любой функции в ЖЦ является обязательной.

Иными словами, если задача требуется более чем одному процессу, то она может стать процессом, используемым однократно или многократно на протяжении жизни конкретной системы. Каждый процесс должен иметь внутреннюю структуру, установленную в соответствии с тем, что он должен выполнять.

Процессы модели ЖЦ ориентированы на разработчика системы. Он может выполнять один или несколько процессов и процесс может быть выполнен одним или несколькими разработчиками. При этом один из них является ответственным за один процесс или за все процессы модели, даже если отдельные работы выполняет другой разработчик.

Создаваемая модель ЖЦ увязывается с конкретными методиками разработки систем и соответствующими стандартами в области программной инженерии либо разрабатываются самостоятельно для проекта с учетом его возможностей и особенностей. Иными словами, каждый процесс ЖЦ подкрепляется выбранными для реализации задач ПС средствами, методами программирования и методикой их применения и выполнения.

Важную роль при формировании модели ЖЦ имеют организационные аспекты:

• планирование последовательности работ и сроков их исполнения;
• подбор и подготовка ресурсов (людских, программных и технических) для выполнения работ;
• оценка возможностей реализации проекта в заданные сроки, стоимость и ресурсы.

Внедрение модели ЖЦ в практическую деятельность по созданию программного продукта позволяет упорядочить взаимоотношения между субъектами процесса разработки ПС и учитывать динамику модификации требований к проекту и к системе.

Пример. ЖЦ разработки ПС с задачами и действиями для процесса тестирования. Основное назначение процесса тестирования ЖЦ - выполнение задач процесса на основе входов (входные данные для выполнения задач процесса) и выходов при завершении задач, а также ролей и действий исполнителей этих задач.

В соответствии со стандартом ISO/IEC 12207 были выявлены задачи тестирования и распределены по процессам ЖЦ ПС. В результате был получен единый непрерывный процесс тестирования разных ПС, задачами которого являются подготовка, проведение и оценивание результатов тестирования, которые распределились по 20 действиям (шагам) процесса разработки [2.7, 2.9]. Данный подход к тщательному тестированию ПС целесообразно применять, например, для систем реального времени.

На шаге подготовки осуществляется анализ рабочих продуктов процесса разработки ПС (входных для данного шагу процесса тестирования) для определения целей, объектов, сценариев и ресурсов тестирования, адекватных шагу тестирования. Результаты выполнения шагов подготовки тестирования должны фиксироваться в планах тестирования.

На шаге выполнения осуществляется фиксация результатов выполнения тестов, их сравнение с ожидаемыми результатами, определение текущего состояния рабочего продукта ПС и принятие решения о достаточности тестирования.

Каждый шаг процесса разработки состоит из набора решаемых задач, распределение по процессам и подроцессам ЖЦ (рис. 2.3).

Шаги процесса и отдельные задачи могут выполняться циклически для разных объектов ПС при их тестировании.

увеличить изображение
Рис. 2.3. ЖЦ разработки ПС с конкретизированными задачами на подпроцессах тестирования