论软件维护方法及其应用
试题二 论软件维护方法及其应用
软件维护是指在软件交付使用后，直至软件被淘汰的整个时间范围内，为了改正错误或满足新的需求而修改软件的活动。在软件系统运行过程中，软件需要维护的原因是多种多样的，根据维护的原因不同，可以将软件维护分为改正性维护、适应性维护、完善性维护和预防性维护。在维护的过程中，也需要对软件的可维护性进行度量。在软件外部，一般采用MTTR来度量软件的可维护性；在软件内部，可以通过度量软件的复杂性来间接度量软件的可维护性。
据统计，软件维护阶段占整个软件生命周期60%以上的时间。因此，分析影响软件维护的因素，度量和提高软件的可维护性，就显得十分重要。
请围绕“软件维护方法及其应用”论题，依次从以下三个方面进行论述。
1.概要叙述你参与管理和开发的软件项目，以及你在其中所承担的主要工作。
2.详细论述影响软件维护工作的因素有哪些。
3.结合你具体参与管理和开发的实际项目，说明在具体维护过程中，如何度量软件的可维护性，说明具体的软件维护工作类型。
摘要：
2022年3月，我负责了某公司基于云原生理念的“自动化运维系统”的建设项目，由我担任系统架构设计师，负责系统架构设计工作，在架构设计初期就充分考虑了软件的可维护性，影响软件维护性的因素有可理解性、可测试性、可修改性、可移植性，软件的维护工作包含改正性维护、适应性维护、完善性维护和预防性维护，本文将针对该系统的维护工作做详细说明。该项目总投入近450万，历时15个月，于2023年6月交付至今，不仅帮助运维人员高效、安全的管理云上应用和后端服务器资源，同时帮助开发和测试人员实现应用的快速迭代和测试，大大提升了团队之间的协作效率，消除了运维和开发之间的壁垒，得到了用户的一致好评。
正文：
随着云原生技术的发展，企业也逐渐引入相关技术，在基础设施层，越来越多的企业开始购买云上服务器，如应用服务器企业可选择阿里云的ECS服务器，数据库服务器企业可选择阿里云的RDS，DNS服务企业可选择阿里云的域名解析，云上资源购买十分方便，在页面中点击几下即可购买成功，但在实际工作中，不能随意购买，需要结合企业成本和服务器资源使用情况来综合考量，避免资源浪费，所以对云上资源的成本、资源使用情况的可视化管理就很重要。同时，随着容器技术和微服务架构的发展，企业应用也都选择微服务架构，采用容器的方式部署在kubernets集群中，在这种情况下，应用的快速发布、容器资源管理、监控告警就显得尤为重要。
为了实现云上资源的可视化管理和基于云原生应用的快速发布，我所在的公司决定开发一个“自动化运维”系统，我们称之为云平台，并在2022年3月正式启动该项目的建设工作，我被任命为系统架构设计师，负责系统架构设计工作。该项目总投入450万元人民币，建设周期从2022年3月至2023年6月截止，历时15个月。该系统主要包括应用中心、发布中心、监控中心、成本中心、容器中心、权限管理和变更管理七大模块，应用中心是整个系统的数据中心，其他模块的功能都围绕“应用”来进行资源的展示和操作；发布中心以“应用”为单位，向用户提供应用的快速发布功能；监控中心以“应用”为单位，向用户提供应用的监控告警功能；成本中心以“应用”为单位，向用户展示每个应用的成本；容器中心以“应用”为单位，展示应用的相关容器资源；权限管理是对用户分类，使得不同的用户可看到不同的模块；变更管理主要对云上资源的变更进行管控，避免对云上资源的误操作导致系统故障。
影响软件可维护性的因素有软件的可理解性、可修改性、可测试性、性能、可移植性，可理解性包含软件功能的可理解，即用户不需要查看很多文档，就能使用该系统；代码的可理解性，即开发人员可通过阅读代码，快速了解系统的业务逻辑，进行代码的开发；架构的可理解性，即开发人员能通过架构图，就能清楚的知道整个系统的数据流转和组件交互；接口文档的可理解性，即用户通过接口文档就能了解一个组件的调用方式，根据接口文档来获取满足自己需求的接口，进行功能的开发。可修改性指后期功能新增，软件开发人员能在短时间内完成新功能的开发，可修改性越好，开发人员越能以最快的速度、最少的变更进行新功能的开发；可测试性指一个软件系统开发完成后，要能以最快的速度对软件系统的功能、性能进行验证；性能是指一个系统性能越好，能支持的用户量越大，处理速度就越快，用户体验越好；可移植性是指系统从一个环境能够快速的移植到另一个环境中运行，不会因为环境的改变导致系统运行异常，可移植性越好，当一个环境出现问题时，就能快速迁移到另一个环境中。
软件的维护工作包含正确性维护、适应性维护、完善性维护和预防性维护，下面将从这四方面介绍该系统的维护过程。
正确性维护是指系统出现bug时，对该系统异常功能的修复工作。在正确性维护过程中，可通过bug数量来度量我们平台的可维护性。例如，系统交付给用户之后，在应用中心模块中，有应用搜索功能，用户可在页面中搜索应用的名称、环境、集群、负责人、部门、实例IP等相关信息，但是有用户在进行应用名称搜索时，发现有的应用搜索不到，经过研发人员仔细检查，发现当一个应用没有进行发布时，该应用没有容器实例，这时就不会将该应用的相关信息存储到搜索引擎数据库中，用户就搜索不到相关信息，开发人员进行代码修复后，即使应用没有发布，也能搜到相关信息了。
适应性维护是指外部环境变化时，系统能在新环境中正常运行需要做的更改，在适应性维护过程中，可通过从旧的环境移植到新环境的速度来进行度量平台的可维护性。例如，我们系统的服务是全部运行在 kubernets集群中的，kubernets集群版本变更很快，基本是每四个月一个版本，那么我们每一年会进行一次集群的版本升级工作，在版本升级过程中，需要确保我们系统在新环境中也能稳定运行。
完善性维护是指用户新需求的提出，系统能进行功能完善，支持用户最新需求，可通过新功能开发的速度来度量平台的可维护性。例如在成本中心，最初用户需求是统计所有云厂商中每种产品的每月成本、每年成本，后来随着企业降本增效的提出，公司管理层对基础设施的成本越来越关注，希望查看每个应用、每个部门每月成本和每年成本，及基础设施资源是否存在浪费，针对新的需求，我们新增应用、部门成本数据模型，展示更详细的成本信息。
预防性维护是指对系统可能出现的异常做一些应对措施，当系统出现故障时，能快速进行系统恢复，可通过MTTR系统修复时间来进行度量，如为了避免mysql宕机导致数据丢失，一方面采用mysql主从架构，当主库宕机时，从库提供服务，另一方面为了保证数据的准确性，我们会每天进行数据增量备份，每周进行一次数据全量备份，备份的数据还会存在单独的服务器中，确保数据不丢失。
经过近15个月的项目开发，“自动化运维系统”顺利投入使用，开发人员和测试人员可通过该系统实现应用发布的自动化，无需运维人员的协助，消除了运维和开发的固有壁垒；运维人员可通过该系统高效管理云上资源，实时查看云上资源的使用率和成本，减少资源浪费，提高资源使用率。当然，在本项目中还有一些不足之处，在进行云上资源成本统计时，最初我们通过阿里云的费用接口来拉取各个产品的成本，由于产品很多，写了很多逻辑，后来通过和阿里云的技术人员沟通，可以在阿里云平台上将所有产品的费用一键转储到oss中，直接通过oss的sdk即可快速查询所有产品的费用，后来我们开发人员快速修改下成本获取的逻辑，并没有对项目产生什么影响。由于架构合理且考虑周全，进展顺利，得到了公司技术人员的认可，大大提高了技术团队的协作效率。