1 、引言

配置管理系統是軟件開發的關鍵支撐工具之一，是一種管理軟件開發和維護過程以及其中各中間軟件產品的系統，是ISO與CMM質量保證體系的核心支持工具。配置管理研究怎樣在不同時刻標識軟件系統的配置，以便系統化地控制配置的改變，并在整個軟件系統的生命周期內維護配置的完整性和可追蹤性。其中，版本管理是基礎和核心。傳統的版本管理系統以文件作為管理的基本粒度。版本管理系統記錄、維護每個文件的演化歷史。在大型軟件開發中，系統往往包含較多文件，這使得傳統方式版本管理的工作量很大，而且不易于描述文件間內在的組合關系。目前，基于構件的軟件開發方法已成為發展趨勢。構件作為系統的有機構成成分，在物理上可以表現為多個文件的集合體，而在開發過程中是作為一個原子單位使用的。系統的開發者關心的是構件整體的開發、演化，組裝和維護。這種大粒度的開發方法，對版本管理提出了新的要求。這些要求包括：

應能有效存儲和管理構件演化歷史。

操作模型應有利于體現構件的整體性， 降低系統開發的復雜程度。

需要保證并行開發構件時的正確性， 同時不減少項目組協同工作的靈活性。

本文研究了構件的版本控制策略，提出了基于構件的版本管理模型。針對并行開發問題，又提出了分別在構件和文件粒度上進行版本管理和并發控制的方法。在此基礎上，設計實現了一個產品化的配置管理系統JBCM.該系統既提升了管理的粒度，又能確保團隊開發具有較好的并行性。

2、 以構件為粒度的版本管理

2.1 版本管理系統中的構件定義

在基于構件復用的青鳥軟件生產線中，軟件構件定義如下： /構件是可以被多個軟件系統復用的具有獨立功能的系統構成成分0 。構件在實際形態上可表現為通過目錄結構組織起來的一些文件的集合，并且是系統中可以明確辨識的構成成分。需要指出的是，在以前許多有關版本管理的文獻中都出現了構件的概念，但其中的構件一般指的就是文件。本文中的構件則是應用系統中多個相關文件構成的一個邏輯整體，例如一個類的定義及其實現，一個完整的功能模塊等。構件版本是構件組成文件版本的集合。構件版本的變化不僅體現了組成文件的版本變化，同時也反映了構件中文件組成的變化。也就是說，組成文件發生版本演化，或者增加和刪除構件中的文件，都會引起構件版本的演化。在基于構件的系統中，文件版本由系統內部控制，用戶只關注構件版本，從而提升了管理層次。圖1反映了構件版本與文件版本的關系：

圖 中虛線箭頭表示構件和文件與其不同版本的關系， 實線箭頭表示構件版本由文件版本組成的關系。從圖中可以看出構件的版本2 比版本1 增加了一個文件3， 而且文件版本也發生了演化。 構件版本的演化與文件版本的演化同步進行， 并且隨著文件的版本演化自動產生。基于上述構件與文件關系模型， 提出并實現了基于構件的軟件版本管理系統。

2.2 構件的版本管理

（1） 以構件為粒度的版本管理特點

與 基于文件的版本管理相比， 基于構件的版本管理有以下主要特點：構件的抽象級別比文件高。 構件是應用系統中可以明確辨識的構成成分。 記錄、維護構件的版本比文件的版本管理更有意義。構件的粒度可以比文件大很多。 一個項目中可能有諸多分布的邏輯單元， 這些邏輯單元與構件相對應。構件的數量較少， 而且整體邏輯意義明顯， 可以更清晰地體現項目的演化歷史。 ？ 在構件基礎上， 可以體現出系統的層次性、構造性等特征。 同時， 構件版本管理也可以滿足對文件版本的管理需求， 使版本管理既有大粒度， 又有靈活性。

（2） 構件版本管理的基本模式

基 于構件的版本管理系統采用/ 檢出（ Check Out） 、修改、檢入（ Check In）0 的基本操作模型， 操作的基本單位是構件。 使用者需要先將構件從版本庫檢出到工作區， 隨后在工作區中完成對構件的修改， 最后將修改的結果檢入版本庫。 構件組成文件的增刪以及其中任何一個文件的修改都被視為對整個構件的修改。 因此， 作為檢入操作的結果， 版本管理系統會自動生成構件的一個新版本。 以構件版本為粒度的版本管理系統記錄和管理了開發人員對構件修改的歷史。

（3） 構件版本樹

在 基本模式之上， 使用者可以構件的某個版本進行分支，建立一個新的開發流， 以適應不同的開發需求。 構件多個分支還可以進行合并。 由此， 一個構件的所有版本構成了一棵版本樹。 構件版本樹是系統對構件進行版本管理的基礎。構件的版本樹是由版本管理系統維護， 系統需要提供比較完善的版本名自動生成與管理機制。 其基本原則是：無沖突地表示整棵版本樹； 有效的區分版本名與分支名；有利于體現構件的開發過程。

圖2 構件版本樹

圖2 是采用的一種比較實用有效的版本樹命名方法。 版本11 0 為構件的初始版本， 實心節點為分支點。 版本11211121 210 與版本11 21 213 合并后形成版本1121 214.

3、 以文件為基本粒度實現并發控制

311 版本控制與并發控制單位的分離

版本管理系統應能對項目組共同開發軟件系統提供管理支持。 多個開發人員可以分工開發不同構件， 也可以同時開發同一構件。 為了保證協同開發的安全性和正確性， 必須解決構件開發過程中的并發控制問題。

在基于文件的版本管理系統中， 版本控制與并發控制的基本單位都是文件。 使用者可以在檢出時對文件加鎖， 防止其它用戶對該文件進行修改； 檢入時， 在生成文件新版本的同時， 要對文件解鎖。 而在基于構件的版本管理系統中， 如果把并發控制的單位定為構件， 在需要修改時對構件加鎖， 會造成其他使用者無法同時修改構件和構件中的任何文件。 因此， 提出并實現了以構件為版本控制單位， 以文件作為并發控制單位的管理方法。

3.2 文件的操作模式與并發控制

在實現基于構件的版本管理系統中，構件是版本控制單位，而并發控制則在構件內部的文件級別上進行管理。對于一個構件，使用者可設定其中文件的操作模式，由此來控制相關文件的加鎖活動。

文件的操作模式可以分為三種： /只讀0、/排它寫0和/共享寫0、/只讀0表示對文件不加鎖，使用者也不能對文件進行修改，使用者可以使用/只讀0模式來瀏覽文件； /排它寫0表示對文件加鎖，使用者可以對文件進行修改，但不允許其他使用者同時進行修改，這樣可以保證對同一文件的修改是串行化的； /共享寫0則表示對文件不加鎖，使用者可以對文件進行修改，而且允許其他使用者同時對同一文件進行修改。雖然/共享寫0模式可以提高并發程度，但會帶來多個用戶修改結果互相沖突的問題。版本管理系統可以分析這種沖突，并提示用戶進行相應的合并處理，由此解決了文件內容的一致性問題。

在構件的修改過程中，文件的操作模式是可以隨時改變的。例如，使用者先用只讀模式檢出構件中的各個文件，而在要修改文件時，可將需修改文件的操作模式改為/排它寫0或/共享寫0，然后修改。完成了對構件中所有相關文件的修改，也就完成了對構件的修改。這時檢入修改后的構件，系統會自動產生該構件的一個新版本。如果在使用者檢入之前另一使用者已檢入了構件的另一新版本，該使用者就需要先進行更新操作，系統會將構件最新版本拿到工作區，與該使用者修改過的版本進行合并后才能檢入。使用者對文件操作模式的修改必須滿足一定的條件。具體轉換條件見圖3.

3.3 文件的操作權限管理

操作權限用于管理特定用戶對構件中文件的使用權限，分為/只讀0和/可寫0兩種。它控制的是用戶對文件的操作能力。用戶操作模式是用戶檢出構件時對文件的實際操作。用戶操作模式不能超過操作權限。例如，擁有/只讀0權限的用戶只能用/只讀0模式檢出文件，擁有/可寫0權限的用戶才可以用/只讀0、/排他寫0和/共享寫0模式修改文件。操作權限與操作模式一樣，都是針對構件中的文件。通過操作權限的管理，可以劃分不同用戶對同一構件所承擔的工作任務。操作模式和操作權限相結合，有效地解決了多個用戶協同開發同一個構件時的并發控制問題。

圖3 各種文件操作模式間的轉換

4、 基于構件的版本管理系統的實現

在上述研究基礎之上，研制了青鳥配置管理系統JBCM的核心部分。基于構件的版本管理系統JBVM. JBVM對基于構件的軟件開發方法提供了充分支持，其最主要的特點是將構件與文件版本管理分布于兩個不同層次，在系統設計方面也就具有相應的層次性。本節主要討論設計與實現中的關鍵問題及其解決策略。

4.1 版本庫的組織結構

版本庫是構件版本演化歷史的存儲區。版本庫中記錄的數據分為版本構件和元數據兩類。版本構件是用戶交付的各類構件，由于同時具有版本信息，故稱為版本構件。元數據是管理系統維持自身運行所需的各種控制文件與完成各種版本管理功能所需的信息，包含日志、用戶管理、并發控制、權限控制、操作模式、統計與審計等信息。

圖4 版本庫的層次結構

版本管理系統設計的核心內容包括版本庫的組織、結構與維護。 版本庫的組織結構分為兩個層次： 項目層和構件層。對于系統開發人員來說， 版本庫中的項目可以與系統開發中的工作劃分相對應， 一個軟件系統的整體或子系統都可以作為一個項目。 而構件對應于軟件系統結構中最低層的不可再分的基本邏輯單元， 可以是系統開發過程中需要作為一個整體的文件集合， 例如用于實現一個C+ + 類的所有。 cpp 和。 h文件。 下面是版本庫的一個簡化結構示例圖。 在項目a（ 用a.Prj 表達） 下， 有c 和d 兩個構件（ 用c. Comp 和d. Comp 表達） ，而c 構件由e. cpp、f. h 和一個g 目錄組成。 TempFile 是版本庫的臨時文件存儲區。

4.2 構件的增量存儲

構 件的不同版本間具有較大的內容相似性， 不同版本的存儲有必要使用增量存儲方式， 以減少存儲冗余。 在傳統的文件版本管理系統中， 已較深入地研究了文件的增量存儲技術， 有實際的算法及實現， 如最長公共子序列算法［ 5］ 等。 根據基于構件的版本管理的特點，提出了按構件和文件兩個層次分別進行增量存儲的設計方案：

（ 1） 對于構件中具體文件的修改， 使用傳統的文件逆向增量存儲技術 ， 保存最新文件版本與增量部分。

（ 2） 構件的版本由附屬目錄及文件的版本組成。 構件的增量存儲體現在版本中記錄的是相比前一版本組成成分的不同部分。

（ 3） 對于文件和構件存在多個分支的情況， 對各分支獨立進行增量式存儲。 保存每個分支上的最新版本和其他版本相對于各自后一版本的增量。

4.3 構件版本的比較與合并

構件演化過程中會產生多個分支，各分支都會實現一些不同于其他分支的新特性。有時需要將這些特性都合并到一個版本中。為了保證在多個用戶協同工作時的正確性，也經常需要合并多個用戶分別修改過的構件版本。構件不同版本的合并采用如下策略：不同版本添加的文件有選擇地添加到合并版本中，修改過的文件逐一進行合并。

構件版本的比較是版本合并的基礎。在合并之前，可以通過構件版本的比較得到不同版本間的差異。除此之外，為了查看構件的演化歷史，實現對構件的變化與過程控制，也需要比較構件的新老版本；在基于構件的版本管理系統中，構件版本的比較分為兩個層次。底層是文件級的比較，通過比較不同版本文件的具體內容，得到文件內容的差異。上層是構件級的比較，通過比較構件不同版本組成成分，來獲取構件整體的變化情況。在JBVM系統中，通過構件級別上的比較則可分析出構件的不同版本各自包含哪些文件，以及分別對哪些文件進行了修改。

5、 結束語

本 文著重討論了基于構件的軟件版本管理模型， 以及相應系統的設計與實現。 基于構件的思想不僅可以應用于版本控制， 配置管理中的其它功能， 例如配置支持、構造支持、審計控制、統計報告、過程支持和團隊支持等方面都可以建立在構件的基礎上。 我們將進一步研究以構件為粒度配置支持、構造支持和變化控制方法。

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