软件配置管理与产品数据管理的融合探索

### 软件配置管理与产品数据管理的融合探索 在软件开发和产品设计领域，软件配置管理（SCM）和产品数据管理（PDM）是两个至关重要的概念。SCM主要负责控制软件产品的演变，而PDM则专注于设计和控制产品设计的发展。长期以来，这两个领域相互独立，但它们可能共享一些共同的概念和技术。随着大型产品开发中软件部分的不断增加，有必要对产品及其相关软件的演变进行统一控制。本文将深入探讨这两个领域的相关内容，分析它们是否有可能实现融合。 #### 1. 建筑软件配置管理模型 在传统的软件配置管理中，存在着一些问题。许多SCM技术和系统对于普通开发者来说变得复杂且繁琐，这部分是因为设计/实现和SCM需要不同的思维模型。为了解决这些问题，提出了一种建筑软件配置管理模型。 ##### 1.1 逻辑与物理结构 在成功的软件开发中，合理的逻辑软件设计至关重要，其中抽象和层次结构是关键概念。抽象通常不是孤立的实体，而是需要在其架构上下文中理解，它们通过组合和依赖关系进行组织。不同的编程语言和环境中，逻辑结构和物理结构的耦合方式差异很大。许多SCM工具基于物理结构，这往往导致设计/实现的思维模型与SCM之间存在差距。 该模型的核心是软件组件，它代表一个抽象对象。物理实现存储在软件组件的“实体”属性中，与其他抽象的关系也作为属性存储。软件组件是一个灵活的构建块，可以代表系统中从简单方法到具有复杂子结构的完整系统的任何粒度。 ##### 1.2 建筑版本控制 软件组件是不断演变的项目，每个状态由软件组件版本表示。软件组件版本是版本数据库中的不可变复合对象，包含组件标识符（CID）、版本标识符（VID）、代码片段版本集（实体快照）以及两个关系集（分别保存对其他软件组件版本的引用）。 对于给定组件的软件组件版本，它们以传统的版本图形式排列。开发者在工作区修改组件版本的副本后，将其提交到版本数据库，以推动架构的演变。关系集中的元素是对特定软件组件版本的引用，而非通用引用。 - **检入和检出**：为了跟踪系统及其部分的里程碑和发布，以及使开发者能够回溯到已知的稳定配置，建筑模型通过传递闭包检入算法强调绑定配置。检入组件版本时，算法会递归遍历所有关系集引用，并为到修改组件路径上的所有组件创建新版本。检出过程则相反，先检出根组件版本，然后递归传播到关系集中引用的所有组件版本。 例如，在一个简单的策略游戏系统中，当向Unit类添加一个内部类Weapon时，检入操作会传播到Weapon组件，为其创建新版本，并对Unit和City组件也进行相应操作，但Terrain组件不需要新版本。 - **版本即配置**：组件版本及其之间的关系可以看作有向图，任何组件版本都是该有向图的根，标识了抽象及其关系和相关抽象在检入时的绑定配置。因此，版本和绑定配置的概念得到了统一。不仅配置是一等对象，配置的演变也能轻松记录和访问。此外，由于关系集中有对组件版本的特定引用，软件架构本身也受到严格的版本控制，通过建筑差异算法可以更好地了解架构的变化。 ##### 1.3 模型体验 为了验证该模型的可行性，开发了一个简单的原型Ragnarok。为了降低实现难度，做出了一些重要的设计决策： - 工作区中组件的物理级别属性（实体）实现为目录中的一组文件，虽然不支持细粒度抽象，但允许与现有工具和环境一起使用。 - 文件版本控制由RCS处理。 - 工作区采用类似CVS的复制方案，实现简单但扩展性不佳。 目前，Ragnarok原型已在三个实际的软件开发项目中得到日常使用。通过对开发者的访谈和使用日志的分析，得到以下结果： - 模型“感觉自然”：用户组很容易接受软件组件来代表设计实体，并认为他们的设计与软件组件结构之间有紧密的映射关系。他们在思考SCM时更倾向于使用组件而非文件/目录。 - 强调绑定配置：这对于发布和里程碑管理很重要，开发者在日常开发中更强调能够轻松回溯到工作配置所带来的“安全感”。 - 可追溯的架构演变：对架构变化的跟踪受到重视。例如，ConSys项目在报告期间组件和文件数量增加了两倍多。 #### 2. 软件配置管理与产品数据管理的比较 在产品工程领域，软件工程和其他大多数工程有着不同的发展历程和特点。长期以来，不同的工程学科都在寻求控制物理产品设计和实现的方法，由此产生了产品数据管理（PDM）。随着计算机的发展，软件作为一种新的工程形式出现，软件配置管理（SCM）应运而生。 ##### 2.1 标准情况 在PDM领域，STEP/EXPRESS标准是工具设计的重要约束。STEP是一个ISO标准，旨在促进不同CAD环境之间的互操作性，它包括产品建模语言EXPRESS，定义了通用数据产品模型和集成资源。AP203是关于机械零件和装配的3D设计的标准，对产品模型、配置管理和一些过程支持进行了详细定义。 相比之下，软件行业尚未形成像STEP这样强大且成熟的行业标准。虚拟企业在软件行业中还不是主要关注点，行业范围内的标准软件组件库也只是一个梦想。目前每个SCM工具都可以自由提出自己的概念和机制，这使得SCM领域非常活跃，但也缺乏统一的标准。 ##### 2.2 产品建模 产品建模对于管理复杂的产品至关重要，它需要明确表达。 | 领域 | 数据模型 | 产品模型 | | ---- | ---- | ---- | | PDM | EXPRESS是STEP数据模型，是面向对象的建模语言，用于静态定义满足复杂约束的结构化工件。它提供丰富的类型系统和多重继承，可表达精确的类扩展约束，但不描述动态方面。 | 以零件和装配为基本概念，组合关系是核心。有部分列表、物料清单等不同的表示方式，能够根据不同需求量化实例数量。STEP标准精确定义了产品模型，这些模型是通用的，并通过分层架构从领域无关概念到特定应用概念进行细化。 | | SCM | 传统SCM系统的数据模型较弱，大多基于文件和目录等硬编码概念。现代SCM系统中，ClearCase只知道文件和目录