Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo công nghệ thông tin Tái kỹ nghệ hệ thống phần mềm
1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘITRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆTrần Thị Hồng SimTÁI KỸ NGHỆ HỆ THỐNG PHẦN MỀMKHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Công Nghệ Phần MềmCán bộ hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn VỵHÀ NỘI - 2010 Lời cảm ơnLời đầu tiên, em muốn bày tỏ sự chân trọng và biết ơn sâu sắc đối với PGS.TS Nguyễn Văn Vỵ, giảng viên bộ môn Công Nghệ Phần Mềm, khoa Công Nghệ Thông Tin, trường Đại học Công Nghệ, Đại học Quốc Gia Hà Nội. Trong suốt quá trình học tập và thực hiện khóa luận này, thầy đã là người trực tiếp hướng dẫn và đưa ra những định hướng cho quá trình nghiên cứu. Chính nhờ sự tận tình chỉ bảo, dành rất nhiều thời gian quí báu của thầy trong suốt quá trình hướng dẫn mà em đã hoàn thành nghiên cứu khóa luận này.Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy giáo, cô giáo là giảng viên trường Đại học Công Nghệ đã giảng dạy, truyền đạt kiến thức cho em trong suốt bốn năm học tại trường. Những kiến thức mà các thầy cô đã truyền thụ làm nền tảng cho em trong công việc sau này và là những kiến thức tiên quyết trong việc nghiên cứu và tìm hiểu đề tài trong khóa luận. Và cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè, đồng nghiệp và đặc biệt là gia đình, những người đã luôn ở bên động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện khóa luận.Hà Nội, tháng 5/2010Trần Thị Hồng Sim1 Tóm tắt nội dungNgày nay, công nghệ thông tin đang phát triển rất nhanh. Các hệ thống phần cứng của máy tính đang ngày càng trở nên mạnh mẽ hơn để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người sử dụng. Công nghệ thay đổi nhanh chóng theo từng ngày. Một hệ thống phần mềm hôm nay có thể là hiện đại nhưng chỉ sau một thời gian ngắn nó đã trở nên lạc hậu và không sử dụng hết được năng lực to lớn của phần cứng và không đáp ứng đầy đủ nhu cầu sử dụng của con người. Vậy chúng ta đang gặp phải một số lượng các hệ thống phần mềm có những đặc trưng này. Một giải pháp được đưa ra, đó chính là tái kỹ nghệ. Vì vậy đề tài “Tái kỹ nghệ hệ thống phần mềm” được chọn làm đề tài khóa luận của em. Để bảo trì, nâng cấp một hệ thống phần mềm lạc hậu, trong điều kiện cho phép có thể sử dụng giải pháp tái kỹ nghệ. Tuy nhiên, tái kỹ nghệ phải đi đôi với sự trợ giúp của những công cụ mạnh và có một quy trình thích hợp. Khóa luận trình bày một quy trình tái kỹ nghệ phần mềm với sự trợ giúp của công cụ Rational Rose. Bằng cách đó ta có thể nâng cấp một phần mềm cũ thành một phần mềm có khả năng đáp ứng các yêu cầu mới đặt ra và có được kiến trúc tốt, sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên hiện có, làm thuận lợi cho việc bảo trì tiếp tục sau này. Hơn thế nữa, quá trình tái kỹ nghệ hệ thống diễn ra một cách nhanh chóng và hiệu quả, đáp ứng được những thách thức đang đặt ra cho việc phát triển các phần mềm hiện nay Trong khóa luận này, những nội dung sau đây sẽ được trình bày:− Giới thiệu tổng quan về tái kỹ nghệ hệ thống phần mềm cùng và qui trình để thực hiện tái kỹ nghệ một hệ thống phần mềm.− Giới thiệu hai công cụ hỗ trợ cho quá trình tái kỹ nghệ trong phạm vi luận văn này là Rational Rose Enterprise Edition 7.0 và ngôn ngữ mô hình hóa (UML).− Sau khi đã hiểu về qui trình và cách thức thực hiện qui trình tái kỹ nghệ với các công cụ hỗ trợ, thực hiện tái kỹ nghệ một ứng dụng nhỏ để áp dụng là chương trình “Sổ địa chỉ”. 2 Mục lụcTrần Thị Hồng Sim 1 HÀ NỘI - 2010 1 Lời cảm ơn 1 Tóm tắt nội dung 2 Mục lục 3 Chương 1: Tổng quan về tái kỹ nghệ 7 1.1 Bảo trì hệ thống phần mềm 7 1.2 Tổng quan chung về tái kỹ nghệ 9 1.3 Qui trình chung tái kỹ nghệ phần mềm 14 1.3.1 Dịch mã nguồn . 16 1.3.2 Kỹ nghệ ngược . 17 1.3.2.1 Làm lại tài liệu . 19 1.3.2.2 Phục hồi thiết kế 20 1.3.3 Cấu trúc lại hệ thống 21 1.3.4 Module hóa chương trình . 25 1.3.5. Tái kỹ nghệ dữ liệu . 26 1.4 Các công cụ sử dụng cho tái kỹ nghệ 31 Có khá nhiều các công cụ hỗ trợ cho việc tái kỹ nghệ. Trong mỗi giai đoạn của quy trình lại có một công cụ phục vụ cho các công việc khác nhau. Để dịch mã nguồn sang mô hình thiết kế chúng ta có các công cụ như Rational Software Architecture, Rational Rose v.v Bộ công cụ DMS Software Reengineering Toolkit là công cụ tự động phân tích chương trình, tùy chỉnh mã nguồn, sửa đổi, dịch hay phát sinh ra hệ thống phần mềm. Có rất nhiều các công cụ hỗ trợ như thế, nhưng trong phạm vi luận văn này sẽ tập trung vào việc tái kỹ nghệ phần mềm với sự hỗ trợ của công cụ Rational Rose và ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất UML. 31 1.4.1 Ngôn ngữ UML 31 1.4.2 Hệ thống phần mềm RATIONAl ROSE . 34 1.4.3 Tái kỹ nghệ hệ thống với kỹ nghệ đảo ngược của Rational Rose 42 1.5 Những ưu điểm và hạn hế của tái kỹ nghệ 46 3 1.5.1 Các ưu điểm . 46 1.5.2 Các hạn chế 46 1.6 Kết luận 47 Chương 2: Bài toán về chương trình “Sổ địa chỉ” 48 2.1 Giới thiệu chương trình sổ địa chỉ 48 1.2 Những vấn đề cần cải tiến chương trình 49 Chương 3: Tái kỹ nghệ chương trình sổ địa chỉ 51 3.1 Sơ đồ tiến trình thực hiện tái kỹ nghệ 51 3.2 Qui trình thực hiện tái kỹ nghệ chương trình sổ địa chỉ 51 3.2.1 Xây dựng tài liệu và mô hình thiết kế UML 52 3.2.2 Cấu trúc lại chương trình 56 3.2.3 Tái kỹ nghệ dữ liệu 59 3.2.4 Xây dựng mã nguồn . 61 3.2.5 Hoàn thiện, cài đặt và sử dụng 61 3.3 Kết quả đạt được và một số đánh giá 61 3.3.1. Liên quan đến chương trình . 61 3.3.2. Liên quan đến triển khai . 63 3.3.3. Một số vấn đề tồn tại . 63 Kết luận 64 Tài liệu tham khảo 65 Tiếng Việt 65 Tiếng Anh 65 4 Lời nói đầuNgày nay, chúng ta đang sống trong một kỉ nguyên của công nghệ thông tin. Với sự bùng nổ của công nghệ thông tin, sự hỗ trợ của máy tính cho các hoạt động của con người ngày càng trở nên cần thiết hơn bao giờ hết. Để đáp ứng những nhu cầu thiết yếu này, các phần mềm phục vụ con người ngày càng phổ biến hơn, số lượng lớn hơn và được nâng cấp để có chất lượng tốt hơn. Tuy nhiên, cùng với xu hướng phát triển của phần mềm, các hệ thống phần cứng, các chương trình hỗ trợ cũng như các môi trường phát triển, hay các qui trình nghiệp vụ cũng luôn đổi mới với tốc độ không ngừng. Ngày hôm nay, một hệ thống có thể là hiện đại, tối tân nhưng đến ngày mai nó đã trở nên lạc hậu và còn có thể không dùng được nữa. Trước sự thay đổi nhanh chóng của các công cụ, môi trường hỗ trợ này, các phần mềm cũ có nguy cơ bị bỏ đi. Vậy phải làm sao để giải quyết vấn đề này khi mà số lượng các phần mềm cũ ngày càng lớn? Nhiều giải pháp được đưa ra cho việc bảo trì phần mềm. Bảo trì phần mềm chính là một giai đoạn trong quy trình tiến hóa phần mềm. Đây là giai đoạn có chi phí tốn kém nhất, như ta đã biết, nó chiếm đến 70% trong tổng chi phí phát triển phần mềm. Tuy nhiên, nếu chúng ta thực hiện phát triển mới phần mềm thì chi phí bỏ ra còn lớn hơn rất nhiều. Cho nên một yêu cầu được đặt ra là phải lựa chọn một phương pháp bảo trì phần mềm sao cho có hiệu quả cao và giảm thiểu các rủi ro. Với một chương trình phần mềm đã sử dụng trong thời gian dài, nó có thể gặp phải các vấn đề như ngôn ngữ lập trình không còn được sử dụng, thiếu các công cụ hỗ trợ cần thiết, không đáp ứng đủ yêu cầu của người dùng v.v… Vì vậy, để có thể tiếp tục sử dụng được hệ thống phần mềm, ta thực hiện quá trình bảo trì cần phải có biện pháp xây dựng, cấu trúc lại những phần chương trình đã trở nên lạc hậu và không dùng được nữa. Và một phương pháp rất phổ biến và hiệu quả của ngày nay, đó chính là tái kỹ nghệ lại hệ thống phần mềm. Tái kỹ nghệ là một phương pháp tiến hóa phần mềm có hiệu quả cao trong khi chi phí bỏ ra ít hơn nhiều so với việc xây dựng mới phần mềm cũng như so với một số phương pháp tiến hóa khác. Có được điều này bởi quy trình tái kỹ nghệ được hỗ trợ bởi các công cụ và phương tiện mới với một quy trình khép kín khá hoàn thiện và đầy đủ. Một số công cụ hỗ trợ cho việc tái kỹ nghệ phần mềm như ngôn ngữ mô hình hóa thống 5 nhất UML, Rational Software Architecture, Rational Rose v.v… Trong phạm vi khóa luận tốt nghiệp này, chúng ta sẽ sử dụng hai công cụ hỗ trợ cho việc tái kỹ nghệ là ngôn ngữ UML và Rational Software Architecture. Cùng với việc tìm hiểu về quy trình tái kỹ nghệ, để có thể hiểu sâu hơn các bước thực hiện của quy trình, ta sẽ thực hiện tái kỹ nghệ cho một chương trình đơn giản là: Sổ địa chỉ. Cụ thể khóa luận tốt nghiệp này được xây dựng gồm ba chương:- Chương 1: Trình bày tổng quan về tái kỹ nghệ và phương pháp để tái kỹ nghệ một hệ thống phần mềm- Chương 2: Giới thiệu qua về chương trình “Sổ địa chỉ”- Chương 3: Thực hiện tái kỹ nghệ chương trình “Sổ địa chỉ”, từ đó rút ra những kết quả đánh giá cho chương trình và những hạn chế còn tồn tại trong nội dung khóa luận.Cuối cùng là kết luận và tài liệu tham khảo6 Chương 1: Tổng quan về tái kỹ nghệTính tái dụng là một đặc trưng quan trọng của các thành phần phần mềm chất lượng cao. Tính tái dụng ở đây được hiểu là các thành phần của một hệ thống phần mềm có thể sử dụng lại trong các hệ thống phần mềm khác. Một vấn đề lớn đặt ra là: phải phát triển phần mềm như thế nào để về sau có thể sử dụng lại nhiều nhất và hiệu quả nhất.Nói chung, sau một thời gian sử dụng, các phần mềm cần phải được bảo trì để đáp ứng các yêu cầu phát sinh của người sử dụng, của công nghệ mới, và sự thay đổi của các hoạt động nghiệp vụ theo thời gian . đúng theo nghĩa vòng đời của một hệ thống phần mềm, ta lại bắt đầu các công việc: phân tích, thiết kế, cài đặt, kiểm thử . ở mức cao hơn. Như vậy, việc tái sử dụng các phần đó được xây dựng trước đây có ý nghĩa to lớn cho việc tiết kiệm công sức, thời gian, kinh phí .trong hoạt động phát triển. Có nhiều cách thực hiện việc bảo trì hệ thống phần mềm và cũng có nhiều công cụ để thiết kế lại phần mềm. Mỗi công cụ thiết kế lại phần mềm đều có những ưu và nhược điểm riêng, tuỳ theo hoàn cảnh thực tế mà ta có thể lựa chọn một công cụ sao cho hiệu quả nhất. Dưới đây sẽ trình bày một số vấn đề về tái kỹ nghệ hệ thống phần mềm bằng UML (Unified Modeling Language) và công cụ Rational Rose. 1.1 Bảo trì hệ thống phần mềmPhát triển phần mềm phải trải qua nhiều giai đoạn. Các giai đoạn đó bao gồm: phân tích yêu cầu, kiến trúc hệ thống, thiết kế, cài đặt, kiểm thử, triển khai phần mềm và bảo trì. Bảo trì chính là giai đoạn cuối trong vòng đời phát triển phần mềm. Bảo trì bảo đảm cho hệ thống được tiếp tục hoạt động sau khi thực hiện kiểm thử hay sau khi đưa hệ thống vào hoạt động trong thực tế. Bảo trì phần mềm bao gồm những sửa đổi làm hệ thống thích nghi với những yêu cầu thay đổi của người sử dụng, thay đổi dữ liệu cho phù hợp, gỡ rối, khử bỏ và sửa chữa các sai sót mà trước đây chưa phát hiện ra .Ngày nay, việc xây dựng, phát triển cũng như quá trình bảo trì các hệ thống phần mềm được hỗ trợ nhiều bởi các công cụ, đó là kĩ nghệ phần mềm có máy tính trợ giúp (CASE). Công nghệ CASE đang phát triển mạnh mẽ, bao gồm các công cụ về: lập kế hoạch quản lý dự án, các công cụ trợ giúp phân tích và thiết kế, cài đặt hệ thống, tích hợp và kiểm thử, làm bản mẫu …, Ở đây chúng ta sẽ quan tâm tới một số hoạt động trong quá trình bảo trì phần mềm bằng một số công cụ có sẵn.7 Các hoạt động trong bảo trì phần mềm bao gồm:− Trong quá trình kiểm thử, theo dõi quá trình hoạt động của hệ thống phần mềm, ta sẽ phát hiện ra tất cả các lỗi, các sai sót tiềm tàng trong hệ thống, tất cả các lỗi đó sẽ được thông báo cho các chuyên gia phát triển phần mềm để họ cập nhật lại. Tiến trình đó được gọi là bảo trì sửa chữa.− Theo thời gian, các khía cạnh xử lý và hệ thống phần cứng thay đổi; môi trường làm việc như hệ điều hành thay đổi; các thiết bị ngoại vi và các phần tử của hệ thống được nâng cấp; các yêu cầu của khách hàng cho hệ thống sẽ thay đổi . Điều đó dẫn tới việc phải thay đổi hệ thống phần mềm sao cho phù hợp với các yêu cầu thay đổi trên, quá trình đó được gọi là bảo trì thích nghi.− Khi hệ thống phần mềm thành công và được đưa vào sử dụng, người ta nhận được các khuyến cáo về khả năng mới, các chức năng cần được bổ sung nâng cao . Đó là quá trình nâng cấp hệ thống phần mềm cho phù hợp và tiện dụng hơn, được gọi là bảo trì hoàn thiện.− Hệ thống cần phải thay đổi để đảm bảo tính tin cậy, an toàn trong tương lai, tạo cơ sở tốt hơn cho việc nâng cao chất lượng trong tương lai, tiến trình đó được gọi là bảo trì phòng ngừa, hoạt động này được đặc trưng bởi các kĩ thuật đảo ngược và tái kĩ nghệ.Các công cụ bảo trì phần mềm có thể được chia theo các chức năng sau:− Kĩ nghệ ngược với các công cụ đặc tả: nhận chương trình gốc làm đầu vào và sinh ra các mô hình phân tích và thiết kế có cấu trúc đồ thị, các thông tin thiết kế khác.− Công cụ tái cấu trúc và phân tích mã: phân tích cú pháp chương trình, sinh ra đồ thị luồng điều khiển, và sinh tự động một chương trình có cấu trúc.− Công cụ tái kĩ nghệ hệ thống trực tuyến: dùng để thay đổi các hệ thống cơ sở dữ liệu trực tuyến.Bảo trì là giai đoạn cuối cùng trong tiến trình kĩ nghệ phần mềm, nó tiêu tốn rất nhiều thời gian, công sức và kinh phí. Tái kỹ nghệ là công nghệ đặc trưng giúp cho việc bảo trì các hệ thống phần mềm hiệu quả và nhanh chóng.8 [...]... tả hệ thống Thiết kế và thực thi Hệ thống mới Kỹ thuật dịch xuôi Hệ thống phần mềm hiện thời Hiểu và chuyển đổi Hệ thống tái kỹ nghệ Tái kỹ nghệ phần mềm Hình 1-01 Sự khác biệt then chốt giữa tái kỹ nghệ và phát triển một hệ thống phần mềm mới chính là điểm xuất phát cho việc phát triển Đối với việc phát triển một hệ thống phần mềm mới, công việc sẽ bắt đầu với việc viết một tài liệu đặc tả cho hệ thống, ... như sau: Tái kỹ nghệ = kỹ nghệ ngược + biến đổi + kỹ nghệ xuôi Phải chú ý rằng, đôi khi tái kỹ nghệ và kỹ nghệ ngược được xem như là hai mặt hoàn toàn khác nhau Nhưng trong thực tế thì kỹ nghệ ngược được xem như là một phần của qui trình tái kỹ nghệ Thành phần đầu tiên trong qui trình tái kỹ nghệ, kỹ nghệ ngược”, là hoạt động nhằm xác định những vấn đề trừu tượng và xây dựng lại làm cho hệ thống trở... kiến trúc Chi phí tăng Hình 1-03: Chi phí tái kỹ nghệ Ngoại trừ qui mô của hoạt động tái kỹ nghệ, các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí của tái kỹ nghệ là: 1 Chất lượng của phần mềm để tái kỹ nghệ Chất lượng phần mềm và các tài liệu liên quan (nếu có) càng thấp thì chi phí cho việc tái kỹ nghệ sẽ càng cao 2 Công cụ hỗ trợ có sẵn cho việc tái kỹ nghệ Hoạt động tái kỹ nghệ sẽ không có chi phí hiệu quả nếu không... dụng của chúng Tái kỹ nghệ một hệ thống sẽ có chi phí hiệu quả khi hệ thống đó có giá trị nghiệp vụ cao nhưng lại tốn kém cho 10 việc bảo trì Tái kỹ nghệ cải thiện cấu trúc hệ thống, tạo ra tài liệu của hệ thống mới và làm cho nó dễ hiểu hơn Vậy trong trường hợp nào chúng ta nên thực hiện tái kỹ nghệ hệ thống Câu trả lời là tái kỹ nghệ sẽ có hiệu quả cao nhất khi thực hiện đối với một hệ thống cũ được... thì qui trình kỹ nghệ ngược phải bắt đầu với mã thực thi của chương trình Nhiều người cho rằng, tái kỹ nghệ và kỹ nghệ ngược là những tên gọi khác nhau của cùng một quá trình, nhưng trong thực tế kỹ nghệ ngược không phải là tái kỹ nghệ Mục đích của kỹ nghệ ngược là để thu được thiết kế hoặc đặc tả của hệ thống từ mã nguồn của nó Trong khi đó, mục đích của tái kỹ nghệ là để tạo ra một hệ thống mới có... tự động phục vụ cho quá trình tái kỹ nghệ có thể tin tưởng hoàn toàn thì những tài liệu có được thông qua hoạt động kỹ nghệ ngược có thể không cần thiết Tái kỹ nghệ dữ liệu chỉ cần thiết nếu cấu trúc dữ liệu trong chương trình thay đổi trong quá trình tái kỹ nghệ hệ thống Tuy nhiên, tái kỹ nghệ phần mềm luôn bao gồm việc cấu trúc lại chương trình Chi phí của tái kỹ nghệ hiển nhiên được quyết định bởi... tái kỹ nghệ Hình 1-02: Qui trình tái kỹ nghệ Hình 1-02 mô tả một qui trình tái kỹ nghệ có khả năng thực hiện được Đầu vào của qui trình là một chương trình được kế thừa và đầu ra là một phiên bản có các module có cấu trúc rõ ràng của chính chương trình đó Đồng thời cũng như là tái kỹ nghệ chương trình, dữ liệu cho hệ thống cũng có thể được tái kỹ nghệ lại Các hoạt động trong qui trình tái kỹ nghệ là:... sẽ làm gia tăng chi phí Các kỹ sư tái kỹ nghệ hệ thống sẽ phải mất rất nhiều thời gian để có thể thực sự hiểu được hệ thống 1.3 Qui trình chung tái kỹ nghệ phần mềm (Biến đổi) Kỹ nghệ ngược (Trừu tượng) Khái Nghĩ lại niệm Yêu cầu Đặc tả lại Khái niệm Yêu cầu Thiết kế Thiết kế lại Thiết kế Triển khai Code lại 14 Triển khai Kỹ nghệ xuôi (Cải tiến) So sánh Hệ thống ban đầu Hệ thống đích chất lượng chức... khả năng bảo trì cao xuất phát từ một hệ thống cũ Như vậy, kỹ nghệ ngược là một quá trình giúp cho nhà phát triển có những cái nhình rõ ràng hơn về hệ thống, và nó chính là một phần của qui 17 trình tái kỹ nghệ Những ảnh hưởng của quá trình này sẽ ảnh hưởng tới thành công của dự án tái kỹ nghệ Kỹ nghệ ngược thường được sử dụng trong qui trình tái kỹ nghệ phần mềm để khôi phục lại thiết kế và những... đổi mới Những hệ thống phần mềm được kế thừa lại đã trở nên lạc hậu, một số cấu trúc chương trình đã không còn dùng được nữa do đó nhu cầu tái kỹ nghệ phần mềm được tăng lên đáng kể Việc tái kỹ nghệ phần mềm trở nên rất quan trọng trong việc phục hồi và tái sử dụng lại những phần mềm hiện có, làm cho chi phí bảo trì phần mềm có thể kiểm soát được và tạo ra cơ sở cho việc tiến hóa phần mềm trong tương . quá trình tái kỹ nghệ dựa trên hình 1-04 như sau :Tái kỹ nghệ = kỹ nghệ ngược + biến đổi + kỹ nghệ xuôiPhải chú ý rằng, đôi khi tái kỹ nghệ và kỹ nghệ ngược. tái kỹ nghệ hệ thống phần mềm cùng và qui trình để thực hiện tái kỹ nghệ một hệ thống phần mềm. − Giới thiệu hai công cụ hỗ trợ cho quá trình tái kỹ nghệ
