冉曉隆，方華健，劉 偉

（中核武漢核電運行技術(shù)股份有限公司，湖北武漢 430074）

0 引言

“華龍一號”是我國具備完整自主知識產(chǎn)權(quán)的三代先進壓水堆核電型號。在國家大力推進“一帶一路”倡議背景下，巴基斯坦卡拉奇2 號和3 號機組是“核電走出去”戰(zhàn)略的排頭兵[1]。K2 全范圍模擬機采用核動力運行研究所自主知識產(chǎn)權(quán)的Rinsim2.0仿真平臺開發(fā)，研制過程中軟件系統(tǒng)采用先進的軟件配置管理工具和方法，使項目得以高質(zhì)高效的完成。

全范圍模擬機軟件系統(tǒng)包括基本電腦運行環(huán)境和模擬機仿真軟件系統(tǒng)。電腦運行環(huán)境一般采用通用商業(yè)的Windows 系統(tǒng)和Linux 系統(tǒng)；模擬機仿真軟件系統(tǒng)則包含仿真平臺軟件、工程計算軟件、通信軟件和數(shù)據(jù)文件等。全范圍模擬機軟件開發(fā)要經(jīng)歷初步設(shè)計，詳細設(shè)計，調(diào)試，集成，偏差修改，數(shù)據(jù)更新一系列過程，過程中存在大量的平臺軟件變更，計算軟件變更，配置文件變更，數(shù)據(jù)庫變更等，涉及到多個專業(yè)工程人員同步開發(fā)和協(xié)同合作。軟件配置管理系統(tǒng)為開發(fā)人員提供統(tǒng)一的開發(fā)入口，協(xié)調(diào)各專業(yè)開發(fā)工作，對開發(fā)過程文件和最終產(chǎn)品進行管控，降低開發(fā)過程中軟件變更引起的質(zhì)量風(fēng)險。

1 軟件配置管理系統(tǒng)介紹

軟件配置管理系統(tǒng)獨立于模擬機軟件系統(tǒng)，通過軟件工具對模擬機軟件的物理文件進行監(jiān)控管理[2]。分為服務(wù)器端和客戶端兩部分，客戶端與服務(wù)器端連接，對模擬機軟件進行管理操作；服務(wù)器端對所有分客戶端的軟件進行匯總集成和發(fā)布。服務(wù)器端和客戶端協(xié)同工作，才能保證配置管理系統(tǒng)所有功能的正常工作。實現(xiàn)項目開發(fā)過程控制、數(shù)據(jù)版本控制、統(tǒng)一工作入口、統(tǒng)一的機器環(huán)境配置以及日常管理和維護，為全范圍模擬軟件開發(fā)全周期提供支持[3]。相關(guān)術(shù)語描述如下。

（1）配置項。配置管理系統(tǒng)的基本單元。配置管理的對象，模擬機軟件系統(tǒng)中的元文件。

（2）配置庫。包含有多個配置項和非配置項的合集，可獨立使用。模擬機軟件系統(tǒng)按計劃周期形成配置庫。一個配置管理系統(tǒng)中可以包含多個配置庫。

（3）寫下載。對配置項的鎖定下載，配置項狀態(tài)變?yōu)椤版i定”。被下載配置項只能由下載者進行修改操作，其他用戶只能進行普通下載。

（4）上傳。對寫下載的配置項上傳，上傳成功的配置項解除鎖定狀態(tài)。

（5）配置節(jié)點。人為劃分的配置項層級，同一節(jié)點下的配置項具有相同的屬性，節(jié)點具有一定的物理意義。

2 軟件配置管理系統(tǒng)建立

2.1 配置管理環(huán)境建立

模擬機的開發(fā)是利用仿真開發(fā)軟件，結(jié)合數(shù)據(jù)進行工程文件開發(fā)的過程。其中開發(fā)軟件是相對成熟的仿真平臺軟件，少量的文件會隨著項目的開發(fā)做適應(yīng)性修改；而工程文件和運行數(shù)據(jù)是項目專有的，大量的文件隨項目開發(fā)變更。配置管理主要對工程文件和運行數(shù)據(jù)進行實時管理，仿真平臺軟件通過行政管理統(tǒng)一發(fā)布。軟件配置管理環(huán)境架構(gòu)如圖1 所示。

配置管理系統(tǒng)布置在模擬機開發(fā)環(huán)境上，即在模擬機集成服務(wù)器上布置配置管理服務(wù)器，在工程師站上安裝客戶端。服務(wù)器端根據(jù)項目文件結(jié)構(gòu)指定文件路徑，建立配置項和配置庫，進行人員權(quán)限設(shè)置，綁定項目數(shù)據(jù)庫等系統(tǒng)配置?？蛻舳送较螺d服務(wù)器端的配置庫和數(shù)據(jù)庫，進行數(shù)據(jù)庫配置，可形成與服務(wù)器端完全一樣的軟件環(huán)境。

2.2 配置項建立

配置項的選擇是配置管理實施的前提，全范圍模擬機軟件系統(tǒng)配置項可分為平臺軟件、工程文件和數(shù)據(jù)庫三大類。

圖1 軟件配置管理環(huán)境架構(gòu)

平臺軟件是仿真平臺固有的組成部分。包括仿真支持軟件SimBase；模擬機運行軟件SimIS、SimCurve、SimHMI；開發(fā)軟件ES、DCS 組態(tài)工具、IOMAP、建模算法軟件等。屬于比較成熟的軟件，項目使用中修改概率較小，劃分為大的配置節(jié)點。

工程文件是模擬機開發(fā)過程中生成的文件。包括可執(zhí)行程序文件、動態(tài)庫文件以及文本文件，文本文件主要包括配置文件、圖形化建模文件、非圖形化建模文件、數(shù)據(jù)文件等。這些文件與模擬機開發(fā)過程密切相關(guān)，頻繁變更，配置節(jié)點層級與模擬機軟件結(jié)構(gòu)保持一致，以方便操作管理（圖2）。

圖2 工程文件配置項建立

數(shù)據(jù)庫是模擬機開發(fā)過程中生成的配置文件及數(shù)據(jù)。配置文件和數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)版本匹配，才能正常運行。Simbase 數(shù)據(jù)庫與模擬機運行時產(chǎn)生的狀態(tài)數(shù)據(jù)一起使用，包括單系統(tǒng)的文本文件和整個數(shù)據(jù)庫的二進制文件；Simstation 數(shù)據(jù)庫和工況清單一起使用；Iomap 數(shù)據(jù)庫與接口清單一起使用。由于模擬機運行時不同的運行工況將產(chǎn)生大量的狀態(tài)數(shù)據(jù)二進制文件，故設(shè)置為一個單獨的工況數(shù)據(jù)配置庫。

所有的配置項均在服務(wù)器端通過新建的方式添加，根據(jù)配置項管理需求設(shè)置多級配置節(jié)點，最小節(jié)點下放置配置項文件?？蛻舳瞬荒苓M行配置項的增減，狀態(tài)隨服務(wù)器變化。所有的配置項建立完成之后，形成基本的配置庫發(fā)布客戶端使用。

3 軟件配置管理系統(tǒng)使用

軟件提供了控制的工具，合理的規(guī)則是有效管理的必要條件。全范圍模擬機軟件開發(fā)配置管理主要涉及以下4 個方面。

3.1 配置項管理

首次發(fā)布的配置庫是最小基本庫，隨著項目的開展，配置庫會不斷增加配置項，也會有更多的配置項變更。

新增配置項時，遵循“先加后用”的原則，先在服務(wù)器端建立文件，在配置管理系統(tǒng)中添加對應(yīng)的配置項，客戶端再進行操作使用。

更新配置項時，遵循“先下載后修改”的原則，先通過配置管理客戶端寫下載配置項文件，進行修改，修改完成之后再上傳至服務(wù)器。服務(wù)器會將上傳的文件先放在緩存區(qū)，待審核通過之后再移動至項目正確的工程路徑下，審核不通過時返回客戶端重新修改。具有關(guān)聯(lián)性的配置項，如圖形化建模文件與系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)文件，在進行配置項變更時，需要關(guān)聯(lián)的配置項同時隨流程變動，避免數(shù)據(jù)不匹配引起軟件運行問題。未經(jīng)過寫下載就直接修改客戶端文件，修改完之后沒有合法的上傳路徑，無法實現(xiàn)最終的修改生效；且會在下次寫下載時被覆蓋掉，極易造成文件的丟失，是操作流程嚴令禁止的。

配置項變更過程會被系統(tǒng)寫到操作日志文件中，每一次成功的變更配置項會在配置管理系統(tǒng)內(nèi)生成小的版本號，以便后續(xù)跟蹤。配置項新增和更新流程如圖3 所示。

圖3 配置項更新流程

3.2 配置庫管理

軟件配置管理系統(tǒng)滿足多專業(yè)開發(fā)人員協(xié)同開發(fā)的需求，必然會造成每一時間周期后各客戶端與服務(wù)器端差異。此時軟件開發(fā)服務(wù)器需要形成新的軟件環(huán)境，配置管理系統(tǒng)需要發(fā)布新的配置庫。

配置庫以固定周期進行更新。利用配置管理系統(tǒng)日志的功能，將周期內(nèi)變更的配置項統(tǒng)計出來，在軟件開發(fā)服務(wù)器上統(tǒng)一的集成和調(diào)試，生成新的穩(wěn)定軟件版本和數(shù)據(jù)庫。各子客戶端通過同步配置項和數(shù)據(jù)的方式，更新到與服務(wù)器一致的軟件狀態(tài)，開始下一階段的開發(fā)工作。配置庫更新流程如圖4 所示。

圖4 配置庫更新流程

但是，模擬機開發(fā)后期現(xiàn)場調(diào)試及運維階段，軟件開發(fā)模式發(fā)生變化。此時主要以現(xiàn)場使用的軟件環(huán)境為主，同時開發(fā)環(huán)境依然在做技術(shù)支持軟件修改。為保障現(xiàn)場環(huán)境的持續(xù)改進，利用配置管理系統(tǒng)定期將開發(fā)環(huán)境的變更項更新至現(xiàn)場，在現(xiàn)場完成軟件的集成和新狀態(tài)發(fā)布。同時為保證軟件版本的一致性，開發(fā)環(huán)境的軟件配置管理服務(wù)器端隨現(xiàn)場軟件版本變化。

3.3 配置庫回溯

模擬機開發(fā)過程中，定期對配置庫進行備份管理。特別是測試階段和階段轉(zhuǎn)換時期，定期的備份是項目開發(fā)軟件可追溯性的保障。備份的配置庫如圖5 所示。

圖5 配置庫備份

理想的回溯是選擇歷史備份的某配置庫時，即可直接使用。實際的全范圍模擬機軟件開發(fā)過程中，由于SimBase 數(shù)據(jù)量達到千萬級別，導(dǎo)致每一個工況保持的數(shù)據(jù)文件很大，而開發(fā)和測試過程中不斷保存不同的工況數(shù)據(jù)。如每個配置庫都帶所有的工況數(shù)據(jù)，將對磁盤空間造成極大的壓力，也不利于配置庫的管理。但數(shù)據(jù)庫的不斷變化又要求匹配的工況數(shù)據(jù)一起使用，所以數(shù)據(jù)庫配置庫的備份成為回溯的關(guān)鍵問題難點。目前模擬機開發(fā)過程中有兩種方式對數(shù)據(jù)庫配置庫備份進行處理。

第一種方式是備份時，數(shù)據(jù)庫配置庫的備份間隔周期更長，全數(shù)據(jù)庫配置庫備份。這種方式同時要求開發(fā)過程中保存工況不重復(fù)，回溯時，數(shù)據(jù)庫總是能提供與保存時配置文件一致的工況數(shù)據(jù)。目前仿真平臺支持999 個工況，滿足開發(fā)使用。

第二種方式是備份時，數(shù)據(jù)庫配置庫同時做增量備份。這種方式每次只備份本次與上傳比較新增的工況數(shù)據(jù)，回溯時，需要使用回溯點之前所有的數(shù)據(jù)庫工況數(shù)據(jù)。雖然節(jié)省了磁盤空間，但做備份時和回溯時需要額外的進行數(shù)據(jù)庫配置庫管理。

3.4 配置狀態(tài)報告

軟件配置狀態(tài)報告是用于反映當(dāng)前軟件狀態(tài)的標(biāo)準報告，軟件配置管理系統(tǒng)記錄了每個配置項的歷史變更情況以及當(dāng)前狀態(tài)。通過導(dǎo)出配置狀態(tài)文件，提取配置項相關(guān)信息，可迅速的生成項目使用配置狀態(tài)報告。同時還可深入的對配置狀態(tài)文件進行統(tǒng)計分析，便于更好的配置項管理。

4 結(jié)語

“華龍一號”全范圍模擬機研制過程中采用了軟件配置管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了多專業(yè)協(xié)同合作，軟件版本變更控制，建立了新的軟件開發(fā)模式，提高了軟件產(chǎn)品可靠性，降低了項目風(fēng)險。為提高模擬機軟件產(chǎn)品質(zhì)量提供了保障。