Интероперабельность репозиториев версий инструментального программного обеспечения вычислительных комплексов

Вводные замечания

Специалисты в области информационных технологий постоянно используют инструментальное программное обеспечение (ИПО) в своем рабочем окружении и вычислительных комплексах. На этапах проектирования, разработки и сопровождения незаменимо применение уже созданного программного обеспечения (ПО). Доступ к ИПО должен быть непрерывным, особенно если сотрудники работают на удаленной основе; важно обеспечение единого и быстрого доступа к рабочему окружению, вычислительному комплексу, что возможно только при условии хранения ИПО в сети репозиториев.

Наряду с интероперабельностью и доступностью рабочего окружения необходимо предусмотреть возможность настройки ИПО, а процесс тестирования внесенных изменений и размещения в необходимом репозитории должен быть автоматизированным, с встроенным механизмом уведомления об успешном или неуспешном прохождении заранее написанных тестов.

Интероперабельность репозиториев версий ...

Актуальность рассмотрения интероперабельности репозиториев ИПО обусловлена:

• •    развитием облачных технологий в российском IT-сегменте рынка;

• •    широким кругом областей, в которых необходимо применение инструментального программного обеспечения;

• •    возможностью непрерывного доступа к инструментальному программному обеспечению удаленно для его использования в рабочем окружении.

Инструментальное программное обеспечение

Инструментальное программное обеспечение (ИПО) предназначено для использования в ходе проектирования, разработки и сопровождения программ [5]. К данной категории относятся различные программные средства (ПС):

• 1)    компиляторы – специальные трансляторы, выполняющие перевод написанных на каком-либо языке программирования команд программы в набор машинных кодов, понятных компьютеру, например, Min GW, Clang, Build Tools for VS;

• 2)    интерпретаторы – программы – анализаторы команд, которые сразу же их и выполняют, например, Repl.It, Sym Py, I Python;

• 3)    текстовые редакторы – программы для редактирования текстовых данных, такие как Emacs, Vim, Neovim, Sublime Text, Notepad++;

• 4)    интегрированные средства разработки – комплексы программных средств, которые используются разработчиками для разработки ПО: Jet Brains IntelliJ, Visual Studio, Net Beans, Code::Blocks, Anaconda;

• 5)    средства непрерывной интеграции – программные решения, используемые для менеджмента проектов, тестирования кода в реальном времени, развертывания приложения в различных окружениях с автоматическим подключением всех необходимых зависимостей, например, Jenkins, Team City, Travis CI, Git Lab CI;

• 6)    системы управления версиями – программы, облегчающие работу с часто изменяющейся информацией за счет мониторинга ее версий: Git, Mercurial;

• 7)    средства автоматизированного тестирования – программы, позволяющие выполнять тесты проверки работоспособности и функционала программного обеспечения: Git Lab Auto DevOps, Test Complete;

• 8)    проблемно ориентированные инструментальные системы – системы, решающие определенную специфическую проблему: САПР, АСУ, АРМ, 1С-Битрикс.

ПО, используемое в реализации функционала подсистем вычислительных комплексов, должно быть с исходным кодом в соответствии с ГОСТ Р 54593–2011 «Свободное программное обеспечение. Общие положения».

Репозитории и система управления версиями инструментального программного обеспечения

На современном этапе развития информационных технологий работа с репозиториями становится все более распространенным явлением. Удобное хранение и удаленный доступ к данным стали доступны широкому кругу пользователей еще в 2002 г. благодаря компании Amazon, запустившей серию сервисов, основанных на применении облачных технологий. Спустя некоторое время заинтересованность в облачных решениях проявили такие крупные компании, как IBM, Microsoft, Oracle, Google. Россия также принимает

Анализ данных и интеллектуальные системы участие в развитии ПО, предоставляемого в виде услуг (SaaS), составляя конкуренцию западным решениям в российском сегменте IT-рынка.

Под репозиторием (программных пакетов) понимается замкнутая совокупность программных пакетов и метаинформации о них. Репозиторий называется замкнутым, если для каждого бинарного пакета возможно вычислить его замыкание, то есть можно установить пакет в систему с соблюдением всех его зависимостей. С ростом доступности облачных технологий удаленные репозитории становятся все более распространенными для хранения ИПО вычислительных комплексов. Вопрос автоматизации технических процессов с применением практик CI/CD рассмотрен в многочисленных иностранных публикациях [8–10]. Особую значимость в определении данных практик имели работы таких инженеров, как Эберхард Вольф и Мартин Вофлер.

Система управления версиями (Version Control System, VSC) облегчает работу с динамически изменяющимися данными. Помимо исходных кодов ПО системы управления версиями способны хранить и другие типы данных, в том числе мультимедийные файлы, векторную и растровую графику, что расширяет область применения подобных систем в иных сферах, например дизайне.

На современном рынке можно выделить конкурентоспособную Git-систему – Mercurial. Главным ее отличием от Git является то, что в Mercurial используется распределенная модель хранения данных вместо традиционной клиент-серверной модели. Данная модель хранения не подразумевает обязательного наличия централизованного репозитория, так как вся история изменения файлов хранится локально на рабочих станциях пользователей, и при необходимости отдельные файлы синхронизируются с файлами, которые хранятся уже в репозитории на другой рабочей станции.

Синхронизация между разными версиями ведется с помощью обмена так называемыми патчами, или наборами изменений. Также данная система обязывает пользователя иметь свой локальный репозиторий [7].

Инструменты контейнеризации программного обеспечения

Необходимо отличать контейнеризацию и виртуализацию с помощью виртуальных машин. Данные технологии схожи по своим функциям, обе предоставляют механизмы изоляции пользовательского окружения, однако отличаются по методам реализации. Принципиальное отличие заключается в том, что контейнеры запускают дискретный процесс в операционной системе рабочей станции хоста, как это работает на примере инструмента Docker; при этом количество данных процессов с контейнерами, которые могут иметь в себе отличающиеся рабочие окружения, ограничивается лишь памятью рабочей станции. Уровень изоляции ограничивается строго теми параметрами, которые задал пользователь.

Одним из ведущих решений в плане контейнеризации является Docker, который позволяет «упаковать» разработанное ПО в контейнер, в котором работает определенный образ операционный системы, что предоставляет настраиваемую среду по управлению контейнерами. В отличие от других контейнерных инструментов Docker предоставляет виртуальную сеть на основе хост-машины, которая обеспечивает безопасное и удобное межконтейнерное взаимодействие. Docker – один из самых современных механизмов контейнеризации. В Docker были решены вопросы, связанные с интероперабельностью,

Интероперабельность репозиториев версий ...

кроссплатформенностью, возможностью работы сразу с несколькими копиями одновременно, удобством подключения различных зависимостей.

Достижение интероперабельности репозиториев версий инструментального программного обеспечения вычислительных комплексов

С ростом конкурентности на рынке информационных технологий организации начали уделять большое внимание ПО и выделять ресурсы на разработку ПО в ускоренном темпе. Такие практики, как непрерывная интеграция (Continuous Integration, CI), непрерывная доставка (Continuous Delivery, CDE), непрерывное развертывание (Continuous Deployment, CD), нацелены помочь в ускорении процессов разработки ПО без какого-либо ущерба для итогового продукта или вычислительного комплекса.

Для демонстрации отношений между всеми данными практиками можно использовать схему на рисунке 1. Подобное графическое изображение поможет выстроить полное понимание того, в какие моменты применяется та или иная практика. Каждая из практик играет свою роль в достижении интероперабельности.

Тестирование

-Результаты-

-Результаты-

Релиз после подтверждения вручную

Релиз после автоматического подтверждения commit

Исходный репозиторий

_ ■          CVS

Разработчики

! ручную

Непрерывная Доставка

Приёмочный

; Непрерывное

! Развёртывание

Приёмочный

Г Сборка |

Непрерывная Интеграция

Рис. 1. Схема интероперабельности между непрерывной интеграцией, доставкой и развертыванием

Основой всей системы является автоматизированный конвейер, который на входе принимает весь проект, синхронизирует все копии изменений, которые были внесены разработчиком, автоматически собирает его и применяет написанные заранее тесты.

Помимо данного функционала конвейер выполняет роль сервиса уведомлений, предварительно настроенный администратором с помощью механизма Webhook. Благодаря такому распределению вычислительных ресурсов с применением автоматизации и практик CI/CD внедрение данной системы на производстве позволит не только сэкономить количество человеко-часов на выполнение рутинных задач, но и ускорить цикл разработки инструментального программного обеспечения.

Модель информационно-вычислительной системы является той необходимой основой, на которую стоит ориентироваться при построении прототипа, так как в модели наиболее точно описаны все связи между объектами и выбраны технические решения, поддерживающие требуемую степень интероперабельности.

Модель (рис. 2) была построена с учетом влияющих критериев, которые отразились на выборе вспомогательного программного обеспечения и сервисов:

• 1)    контроль версий – информационная система вычислительных комплексов, поддерживающая управление версиями ИПО;

Анализ данных и интеллектуальные системы

• 2)    мониторинг проблем – сервисы, включенные в архитектуру системы и имеющие средства мониторинга каких-либо проблем с возможностью уведомления администратора и разработчиков о возможных неполадках;

• 3)    непрерывная доставка, интеграция и развертывание – характеристики, влияющие на уровень автоматизации системы.

Рис. 2. Схема модели информационной системы репозиториев обновления версий инструментального программного обеспечения вычислительных комплексов

На рисунке 3 представлена эталонная модель интероперабельности.

Рис. 3. Эталонная модель интероперабельности систем вычислительных комплексов

Степень достижения интероперабельности репозиториев следует рассматривать в тесной связи со следующими характеристиками:

• •    функциональность;

• •    производительность;

• •    надежность;

• •    масштабируемость;

• •    безопасность (чем выше требования безопасности, тем, как правило, значительно тяжелее обеспечить интероперабельность, и наоборот);

Интероперабельность репозиториев версий ...

• •    адаптируемость (повышение способности к адаптации, реакция на все возможные изменения у систем с высоким уровнем интероперабельности станет гораздо выше, а обновления и доработки будут требовать значительно меньшего объема стоимостных и временных ресурсов).

Заключение

Достижение интероперабельности репозиториев версий инструментального ПО вычислительных комплексов – сложная задача, решение которой должно проходить в соответствии с описанием в ГОСТ Р 55062–2012 «Системы промышленной автоматизации и их интеграция. Интероперабельность. Основные положения».

Для достижения интероперабельности репозиториев версий инструментального ПО вычислительных комплексов необходимо выполнить:

• 1)    ранжирование набора показателей для определения таких из них, которые будут оказывать наибольшее влияние на показатель интероперабельности;

• 2)    построение иерархии показателей интероперабельности по принятой эталонной модели OSI/RM в рамках построения профиля интероперабельности;

• 3)    построение профиля интероперабельности репозиториев версий инструментального программного обеспечения вычислительных комплексов.

Стандарты профиля интероперабельности репозиториев версий инструментального ПО вычислительных комплексов должны обеспечивать следующие слои:

• •    технический (независимо от программно-аппаратной платформы);

• •    семантический (понимание информации из всех репозиториев как источников);

• •    организационный.

Анализ показал, что достижение интероперабальности репозиториев версий инструментального ПО вычислительных комплексов – достижимая задача. В статье представлена схема модели информационной системы репозиториев обновления версий ИПО механизма контейнеризации Docker.