автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Архивные средства обеспечения надежности коллективных программных разработок

Пи

"О I !. •V-"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. М. Е ЛОМОНОСОВА НИЩ

На правах рукописи УДК 681.306

Баженова Ирина Юрьевна

АРХИВНЫЕ СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ КОЛЛЕКТИВНЫХ ПРОГРАММНЫХ РАЗРАБОТОК

Специальность 05.13.11 - математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов, систем и сетей

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва, 1992

Работа выполнена в Научно-исследовательском вычислительном центре Московского Государственного Университета им. М. К Ломоносова.

Научный, руководитель -доктор технических наук, проф. Ь А. Сухомлин

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук кандидат физико-математических наук, с.н.с

А. Е Томилин М. К Самарин

Ведущее предприятие - указано в решении специализированного совета

Защита состоится " " 199? года

в " -^А часов на заседании специализированного совета НИЩ МГУ .по адресу: Мэсква, Ленинские горы, НИВЦ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИВЦ МГУ.

Автореферат разослан " " 1992 года.

Ученый секретарь совета кандидат физико-математических наук

М. К Киоса

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Широкое■внедрение ЭВМ в различные области человеческой деятельности, значительное увеличение спектра решаемых с их помощью задач привело к существенному росту объема и сложности создаваемых программных изделий (ПИ). В связи с чем в последнее десятилетие широкое развитие получило направление работ, связанное с исследованием и созданием интегрированных сред для поддержки всех этапов жизненного цикла программ различного назначения: от программ индивидуальных библиотек до сложных ПИ производственного или военного применения, фи этом важное место в составе таких технологических сред занимают инструментальные средства поддержи информационной базы проектируемых программ. К таким средствам относятся: средства формирования и ведения библиотек проектов (баз разработок) со строго регламентированным, управляемым доступом к проектным данным; системы организации многоЕерсионной работы с программными текстами; системы управления программными- конфигурациями, а также специальные средства повышения надежности хранения и администрирования проектных данных. Эти средства, называемые в дальнейшем средствами информационной поддержки проектов (СИПЛ), реализуют в технологических окружениях важные функции, облегчающие выполнение трудоемких операций, связанных с модификацией текстов программ, формированием версий программ, управляемой интеграцией многомодульных систем, организацией дисциплины использования интегрированных

проектных данных в больших коллективных разработках. Таким образом задача создания для различных операционных окружений комплексов средств информационной поддержи проектирования программных продуктов представляется актуальной насущной прикладной проблемой в области технологии программирования.

Цель работы и основные задачи исследования. Цель данной работы состояла в исследовании функциональных возможностей и методов построения средств информационной поддержки программных проектов и в создании в составе интегрированной технологической пользовательской среды УПО, являющейся штатной диалоговой системой ОС ДИСПАК для ЭВМ "Эльбрус-1-К2" и ЭВМ "Эльбрус-1-КБ", базовых средств, обеспечивающих возможность построения широкого класса технологических средств информационной поддержки проектов в данном операционном окружении.

Основными задачами диссертации являлись:

- исследование технологических средств, предназначенных для создания библиотек проектов и- архивов разработок, с целью определения требований к базовым функциям СИП1Г с учетом конкретного программного окружения (средств диалогового взаимодействия системы УПО и функциональных возможностей ОС ДИСПАК);

- разработка модели и принципов построения СИПЛ в составе интегрированной диалоговой системы УПО;

- разработка алгоритмов и структур данных, реализующих

указанные вше средства в заданном диалоговом окружении ОС ДИСПАК;

- создание программной системы базовых средств для реализации функций информационной поддержки проектирования в системе УПО ОС ДИСПАК;

- определение методики применения указанных средств для создания конкретных технологических сред поддержки проектирования ПИ.

Научная новизна работы. Основные научные результаты

работы заключаются в следующем:

1. Предложен метод построения СИПЛ, основанный на:

- создании расширяемой архивной системы с базовым набором технологических компонент, ориентированой на работу с проектными данными, их версиями и отношениями между ними, включающей развитый набор сервисных фукциональных средств;

- использовании средств языка командных файлов операционной оболочки для. построения на базе созданной архивной системы технологических сред с развитыми функциональными возможностями.

2. Разработана архитектура СИПЛ, включающих набор базовых средств, поддерживающих построение функционально развитых сред поддержки в заданном операционном окружении.

3. Разработано функциональное расширение языка командных файлов системы УПО, ориентированное на поддержку программирования фркционально-ориентированных СИПЛ.

4. Разработана модель системы автоматического копирования

истории изменений и восстановления состояний

информационных объектов архивной системы.

5. Разработана методика применения указанных средств для создания конкретных технологических сред поддержки проектирования ПИ.

Практическая ценность. Разработана и реализована система средств информационной поддержи проектирования программ, отвечающая современным требованиям и успешно эксплуатируемая в ряде научных организаций. Система построена на основе предложенной в диссертационной работе модели, в составе интегрированной диалоговой системы УПО в окружению! ОС ДИСПАК, для МВК "Эльбрус-1-К2" и "Эльбрус-1-КБ". Она включает в себя следующие компоненты:

- систему, управления версиями, файлов;

- систему средств гарантированного хранения проектных данных;

- средства администрирования СИПЛ;

- средства поддержки библиотек проектов.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались:

- на Всесоюзном семинаре "Переспективы развития программного обеспечения многомашинных комплексов на основе ЭБМ БЭСМ-6" (г, Киев, 1983г.);

- на отраслевой конференции (г. Днепропетровск, 1984г.);

- на III Республиканской научно-технической конференции

молодых ученых и специалистов (г. Уфа, 1988г.);

- на Всесоюзном семинаре "Переспективы развития ЭВМ линии БЭСМ-6" (г. Иркутск, 1988г.);

- на Всесоюзном совещании "Переспективы развития и опыт эксплуатации высокопроизводительных вычислительных комплексов (г. Днепропетровск, 1988г.);

- на Всесоюзной конференции "Диалог "Человек-ЭВМ" (г. Свердловск, 1989 г.)

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из трех глав, списка литературы и заключения.

СОДЕРШИЕ РАБОТЫ

Во введении отмечается важная роль инструментальных средств поддержки информационной базы проектируемых программных средств в процессе их создания, формулируются цели и задачи диссертационной работы., Приводится краткое описание содержания диссертации.

В первой главе рассмотрены принципы построения СИПЛ. Дается краткий анализ функциональных возможностей наиболее известных систем, а также способов представления в них проектных данных. На основе проведенного анализа с учетом, конкретного диалогового и операционного ■ окружений определены требования как к архитектуре проектируемой СИПЛ, так и к фркциональному назначению ее отдельных средств. Предложена концептуальная модель СИПЛ, представляющая собой иерархически-упорядоченную систему функций.

Проведение анализа основных функций СИПЛ основывалось • на использовании • следующих трех критериев оценки их функциональных возможностей:

- диапазона функциональных возможностей, предоставляемых СИПЛ,, т.е. номенклатурой инструментальных средств;

- целевой ориентированности СИПЛ;

- степени интегрированности средств поддержки.

Анализ широкого спектра различных технологических сред показывает, что базовой компонентой СИПЛ является система хранения и управления данными, назьваемая- в дальнейшем архивом разработок. Данный архив выполняет роль системообразующей компоненты СИПЛ, обеспечивая

нформационное взаимодействие ее технологических средств.

Среди основных функций архива разработок выделены: • функции организации хранения проектных данных и отношений между ними, а также обеспечения контролируемого доступа к архивным данным;

- поддержка работы с многоверсионными объектами данных и их конфигурациями;

- построение иерархически-структурированных библиотек проектов;

- повышение надежности хранения проектных данных, включая функции сохранения истории модификаций и восстановления заданных поколений данных;

- расширение функциональных возможностей СИПЛ в части автоматизации организации проектных данных и манипулирования ими.

В диссертации предложен подход к построению СИПЛ в конкретном операционном окружении, основанный на следующих принципах:

- создании архивной системы с некоторыми базовыми возможностями работы с проектными данными, включающей средства структуризации и атрибутизации архивных данных, поддержки работы с версиями текстовых файлов, организации хранения проектных данных на уровне файлов;

- разработке базовых функциональных компонент СИПЛ, ориентированных на данную архивную систему, включая: систему управляемого доступа к архивным объектам и их атрибутам; редактора текстовых файлов, поддерживающего работу с многоверсионными файлами, систему повышения

надежности хранения информационных объектов в архиве;

- расширении языка командных файлов примитивами, позволяющими средствами данного языка расширят! функциональные возможности и степень автоматизации компонент СИПЛ.

Выполненный в работе анализ ряда действующих СИПЛ, особенностей операционного окружения позволили разработать модель архитектуры СИПЛ, отвечающей определенным выше принципам. Данный подход обладает рядом достоинств, основными из которых являются:

- относительно небольшой объем трудозатрат на создание базового варианта СИПЛ;

- применение языка командных файлов- высокого уровня .для развития средств СИПЛ;

- построение функциональных компонент СИПЛ в виде интерактивных процедур с дружественным интерфейсом, благодаря использованию для. их построения языка командных файлов, .ориентированного на программирование диалоговых программ;

- гибкость к расширению функциональных возможностей;

- наличие встроенных в базовую систему средств управляемого .доступа к архивной информации и повышения надежности ее хранения.

Данная модель представлена на рис. 1. Она включает следующие основные компоненты:

- архивную систему, обеспечивающую хранение проектных данных на уровне файлов;

- систему гарантированного хранения архивных данных;

- систему управления версиями;

- средства построения библиотек проектов;

- функциональное расширение языка командных файлов;

контекст

пользователя

===>

СИПЛ

язык

описания конфигурации

средства построения

библиотек проектов

управление

версиями

методы доступа

архив

система гарантированного

хранения

Рис. 1 Структура системы СИПЛ.

Вторая глава посвящена вопросам разработки системы СИПЛ, функционирующей в рамках технологической диалоговой среды УПО для ЭВМ "Эльбрус 1-К2" и "Эльбрус 1-КБ", работающих под управлением ОС ДИС1Ж Рассматриваются основные структуры данных, принципы построения и функционирования основных компонент системы.

Реализация системы СИПЛ основывается в первую очередь на тех критериях и требованиях, которые предъявляются к современным средствам поддержи проектирования ПИ, а также исходя из функциональных возможностей конкретного операционного окружения ОС ДИСПАК

Одной из наиболее важных компонент системы СИПЛ, разработанной как часть системного архива УПО, можно считать систему управления версиями (СУВ). Среди основных принципов построения СУВ в системе УПО следует выделить:

- обеспечение пользователей штатными средствами для работы с последовательностями версий файлов;

- расширение метода разностных файлов для обеспечения возможности управления параллельными версиями программ;

- расширение атрибутной части файлов в архивной системе УПО и разработка в УПО базовых средств, предназначенных для программно-управляемого способа построения сложных многофайловых ассоциаций и процедур манипулирования с ними;

- использование с целью минимизации времени доступа к объектам и пространству на магнитных дисках двухуровневой организации архива УПО , где на первом уровне организуется хранение часто используемых версий (как правило, последней) объектов и их последних модификаций,

а на втором уровне - долгосрочных копий с полной историей изменения объектов;

- использование в качестве основного технологического средства развития инструментальных оболочек автоматизации сопровождения версий высокоуровневого командного языка системы УПО и соответствующих механизмов обработки командных файлов;

Далее в-главе рассмотрены механизмы функционирования системы гарантированного хранения архивных данных (СЩ). СГХД состоит из следующих компонент:

- средств копирования архивных областей и их восстановления;

- средств файлового копирования и восстановления информации;

- аппарата управления режимами ф-копирования и их взаиморегулированием.

В основу, реализации системы СЩ были положены следующие основные принципы:

- реализация механизмов многоуровневой защиты данных от несанкционированного доступа;

- обеспечение устойчивости-к ошибкам.вычислительной системы во время сеанса работы;

- обнаружение ошибок в архивных данных как в процессе сеансов копирования, так и во время сеансов модификации этих данных;

- создание многоуровневых долгосрочных копий.

Все компоненты создаваемого программного изделия хранятся в архивной системе. В системе введена поуровневая защита данных с учетом выделенных групп пользователей.

Для обеспечения устойчивости к ошибкам во время сеанса работы был использован метод создания сеансовой версии.

Для своевременного обнаружения ошибок и предотвращения" информационных потерь, в случае возможного распространения ошибок на копии, реализованы средства, обеспечивающие проверку корректности и целостности архивных областей, а также средства постоянного контроля за правильностью используемой рабочей версии файла.

Среди наиболее важных компонентов системы СИПЛ, разработанных и реализованных в диссертации,' также следует отметить средства построения библиотек проектов (СБП). Основным назначением СБП в интегрированной диалоговой среде УГО является предоставление средств, обеспечивающих упорядоченный взгляд на сам проект и на процесс его развития. С организационной точки зрения СБП обеспечивает с одной стороны некоторый строго определенный рамками проекта интерфейс разработчиков с компонентами программного изделия, а с другой - средства контроля и управления проектом. Исходя из конкретного операционного окружения, в основу построения СБП легли следующие требования к логической организации библиотеки проекта (БП) и основным функциям СБП:

- обеспечение средств разграничения информации по доступу на уровне выделения отдельной библиотеки, определяющей четкие рамки работы пользователей;

- наличие средств, позволяющих вводить унифицирование описательных частей компонентов разрабатываемого ПИ, поддерживаемое программистом;

- возможность задания конкретного интерфейса взаимодействия разработчиков ПИ с компонентами отдельной БП;

- наличие средств, поддерживающих создание командных файлов, обеспечивающих получение стандартной информации как о компонентах разработки, так и о структуре проекта в целом.

Б'заключении второй главы приведены основные принципы, положенные в- основу разработки и реализации каждой из компонент системы СИПИ

В третьей главе рассматриваются вопросы реализации программного комплекса СИПЛ для интегрированной технологической среды УПО в ОС ДИСПАК,. его основные характеристики и алгоритмы функционирования. В главе описаны методы реализации СИПЛ, позволившие получить некоторую конкретную модель разрабатываемых средств еще до полного окончания отладки всех составляющих модулей.

Далее описана реализация наиболее. значительной компоненты СИПЛ системы СГХД. Эта система состоит из комплекса программ и программных модулей интегрированной технологической среды УПО. На рис. 2 показаны основные блоки системы СГХД.

Система СГХД

Рис. 2. Система СГХД.

Далее предложена методика использования системы СЩ. Ее.основные положения состоят в следующем:

- согласованное использование различных методов копирования;

- подбор оптимального графика запусков процессов копирования.

Также в главе приведена методика применения системы СИПЛ при разработке программного изделия. Описан пример использования командного языка системы УГО для описания конкретной технологической среды. В частности; опыт применения СИПЛ показал, что незначительные семантические расширения КЯ УПО позволили обеспечить получение различных функционально-ориентированных технологических оболочек.

В заключении сформулированы основные. результаты, полученные в диссертационной работе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В результате выполненных исследований и разработок получены следующие научные и практические результаты:

1. Предложен метод построения СИПЛ .основанный на: - создании архивной системы с базовым набором технологических компонент, ориентированной на работу с проектными данными, их версиями и отношениями между

рими, а также включающей набор сервисных фукциональных средств;

- использовании средств языка командных файлов операционной оболочки для построения на базе созданной архивной системы технологических сред с развитыми функциональными.возможностями.

2. Разработана: архитектура' СИПЛ, включающей набор базовых средств, поддерживающих построение функционально развитых сред поддержки в заданном операционном окружении.

3. Разработана модель системы автоматического копирования истории изменений и восстановления состояний информационных объектов в архивной системе.

4. Разработана методика применения указанных средств для создания конкретных технологических сред поддержки проектирования Ж

5. Разработан набор базовых примитивов (информационных структур, механизмов работы с атрибутами архивных объектов, средств командного языка), обеспечивающий построение на базе созданной архивной системы технологических сред с заданными функциональными возможностями.

6. Разработаны структуры да^ых и алгоритмы реализации базовых средств информационной поддержки программных разработок на основе предложенного выше метода.

7. Создана система средств информационной поддержки проектирования," --построенная на основе предложенной в диссертационной работе модели в составе интегрированной

диалоговой среды УПО в ОС ДИСПАК для МВК "Эльбрус-1-К2" и "Эльбрус-1-КБ", и включающая в себя следующие программно-реализованные компоненты:

- архивную систему, обеспечивающую поддержу многоверсионного хранения и редактирования проектных данных;

- систему средств гарантированного хранения архивных данных;

- набор инструментальных процедур, поддерживающих функционирование применяемых структур данных;

- средства администрирования для СИПЛ;

- средства поддержки для библиотек проектов.

Данная система получила производственное использование в ряде организаций: ИТМ и ВТ РАН, НШФП РАН, ВЦ СО РАН, СЭИ СО РАН, ЦНИИАГ и др.

Результаты диссертации отражены в следующих печатных работах:

1. Баженова И. Ю. Система средств гарантированного хранения архивных данных. - СП, выпуск 1(4), 1989, С. 18-25.

2. Баженова И. Ю, Система средств многоверсионного управления данными. - Материалы всесоюзного семинара "Переспективы развития и опыт эксплуатации высокопроизводительных вычислительных комплексов".

- Днепропетровск, 1988.

3. Баженова И. Ю., Матвеев В. А. Программные средства обеспечения сохранности архивной информации в диалоговой интегрированной среде УПО. - Материалы

всесоюзного семинара "Переспективы развития и опыт эксплуатации высокопроизводительных вычислительных комплексов", - Днепропетровск, 1988.

4. Баженова И. Ю., Матвеев К А. Интегрированная система терминального обслуживания УГО. - Тезисы докладов конференции "Диалог "Человек-ЭВМ". - Свердловск, 1989 . -

с. 133-134.

5. Баженова и. Ю., Сухомлин Е А. Система управления версиями интегрированной диалоговой среды УПО для ЭВМ "Эльбрус 1-К2" и "Эльбрус 1-КВ".- СП, выпуск 1(4), 1989, С. 26-32.

Подписано в печать 9.10.32 г. Форлат 60х84Дб. Объём 1,25 п.л. Тираж 100 экз. Заказ й 42. Бесплатно.

Ротапринт НИВЦ МГУ