复杂集成软件系统产品线可变性建模与配置技术研究

Variability modeling and configuration is the key elements of software product line engineering. Complex Integrated Systems (CIS) are composed of many different subsystems developed by different organizations and stakeholders, which therefore brings new challenges for collaborative variability modeling and complicated constraints modeling. A software product of a product line family are formed by configuring hundreds and thousands of variability points. In this project, the configuration-oriented CIS product line variability modeling method is presented. Software product line requirement and architecture of CIS and constraints of variability models are built. Traceability between product line requirements and architectures, which forms the foundation of performing impact analysis and automated configuration, is studied. We construct the dependency model based on the traceability relationships and the variability constraints. Then, software product configuration impact analysis is enabled. The configuration process optimization technique is introduced. The configuration ordering which will facilitate the decision process of the configuration is optimized. This research can facilitate the configuration procedure dramatically, reduce the configuration complexity and improve the configuration efficiency. In the end, experiments are conducted on industry projects to verify the effectiveness of our approach.

可变性建模与配置技术是实现软件产品线的关键技术。复杂集成软件系统往往由涉及不同专业的子系统组成，产品线可变性模型的协同建模困难，尤其是各可变点之间错综复杂的约束关系的建模。同时可变性模型可能配置的产品数量与可变点数量呈指数级关系，使得可变性模型配置难度加大。本课题拟基于模型驱动的思想，研究面向配置的关注点分离的可变性建模技术，以支持复杂集成软件系统的软件产品线需求和体系结构建模，以及复杂可变性模型约束关系的建模。在此基础上，研究产品线需求模型和产品线体系结构模型间的可变性配置的追踪关系，为软件产品的分析与自动配置提供基础。根据可变性模型的追踪关系与可变性约束依赖关系，构建依赖关系模型，进行产品配置的传播与影响分析。研究基于启发式算法的配置过程优化技术，实现软件产品配置顺序的优化，降低配置的时间复杂度。最后，在实际的工业项目中进行实验和验证分析。

可配置的需求模型和体系结构模型是软件产品线的核心资产，可变性建模技术与针对特定产品的配置技术是实现软件产品线的两个关键技术。而复杂集成软件系统往往由大量涉及不同专业的子系统组成，从而使得产品线可变性模型的协同建模更加困难，尤其是对于各可变点之间错综复杂的约束关系的建模。同时可变性模型可能配置的产品数量与可变点数量呈指数级关系，使得可变性模型配置难度加大。本课题基于模型驱动的思想，重点研究了面向配置的关注点分离的可变性建模技术、产品线需求模型和产品线体系结构模型间的可变性配置的追踪关系和产品配置中的符合性检查及配置优化技术等。.在可变性建模方面，提出了一种半自动的软件产品线领域需求建模方法和关注点分离的产品线体系结构建模方法；并重点针对约束性建模，在对工业案例的可变性约束特点进行分析的基础上，提出了一种面向交互式配置的可变性约束分类方法，通过工业案例的应用验证了该方法的有效性；在产品配置方面，提出了一种基于模型切片的配置影响分析方法和基于搜索算法的配置过程优化方法，并选取多个工业案例验证了该方法的有效性；提出了一种面向复杂集成系统产品线的基于动态验证树的产品交互配置符合性增量检查方法和基于搜索的产品线交互配置符合性修复方法，实验结果显示该方法能够以毫秒级的响应时间支持产品线交互配置过程中实时的符合性检查以及在较快的时间内寻找到解决符合性修复方案。