當前，全球汽車產業正在經歷從傳統工業向數字化轉型的大變革，智能化、數字化、信息化正在成為汽車電子行業轉型發展的必由之路。“軟體定義汽車”（Software Defined Vehicles，SDV）概念的提出，說明軟體在汽車產品中承擔的角色越來越重要。隨著汽車軟體的量級和複雜度不斷提高，汽車廠商對嵌 ...
當前，全球汽車產業正在經歷從傳統工業向數字化轉型的大變革，智能化、數字化、信息化正在成為汽車電子行業轉型發展的必由之路。“軟體定義汽車”（Software Defined Vehicles，SDV）概念的提出，說明軟體在汽車產品中承擔的角色越來越重要。隨著汽車軟體的量級和複雜度不斷提高，汽車廠商對嵌入式系統開發需求越來越高。汽車的系統開發以模型驅動開發為主（Model-based systems engineering，MBSE），快速迭代、持續集成、可靠性代碼自動生成、測試自動化等改善開發流程的需求逐漸受到重視。
DevOps結合了軟體開發(Develoment)和IT運營(Operations)，旨在縮短系統開發生命周期，並提供更高質量的連續交付。本文將從軟體開發模式的類別入手，結合當下汽車軟體開發過程中面臨的各類問題，通過分析DevOps和CI/CD的整合工作流在軟體開發中的優勢，探索汽車軟體開發新模式。
01.軟體開發模式
軟體開發是一項包括需求定義與分析、設計、編程、測試、交付和維護的系統工程。目前常見的軟體開發模式有以下四種：
瀑布模式（Waterfall model）：將軟體開發過程分解成線性順序的不同階段，每個階段依賴於前一個階段的交付成果。瀑布模式的軟體開發過程靈活性較小，因其開發過程基本單向進行。其最大風險在於，該模式只有在產品研發完成後才能確定結果與預期是否相符，如有差錯，工程師就需要重新開發，甚至重新設計規劃。
▲瀑布模式
迭代增量式開發（Iterative and incremental development）：整個開發流程被劃分和整合為一系列固定周期的短小項目，即一系列的迭代。每一次迭代都包含需求分析、設計、實現與測試。此模式下，開發工作可以在需求被完整確定之前啟動，併在一次迭代中完成系統的一部分功能或業務邏輯的開發工作，再通過客戶的反饋來細化需求，開始新一輪的迭代。迭代增量式開發彌補了傳統瀑布式開發模式的一些弱點，提高了效率和開發成功率。
▲迭代增量式開發模式
螺旋模式（Spiral Model）：是一種風險驅動的軟體開發模式。基於給定項目的獨特風險模式，螺旋模式指導開發團隊往往採用不止一個的流程模型，如增量式、瀑布式或原型式。它提倡適應性規劃、演化開發、儘早交付和持續改進。
▲螺旋模式
敏捷軟體開發（Agile software development）：包括需求發現和解決方案改進。該模式通過自組織和跨職能團隊與用戶協作，制定適應性計劃，進行漸進開發、早期交付、持續改進，靈活應對需求、能力的變化以及對需要解決問題的理解的變化。這是一種以用戶需求進化為核心的迭代、循序漸進的開發方法。工程師先將用戶最關註的軟體原型做出來進行交付，根據用戶在實際場景中反饋的問題，快速修改彌補需求中的不足。上述過程不斷迭代，直至用戶滿意。
▲敏捷軟體開發
02.DevOps&CI/CD
隨著汽車軟體複雜度和代碼數量的不斷提高，軟體系統開發周期越來越快，傳統的開發方式需要耗費大量人力和時間成本，無法緊跟市場越來越快的節奏。這就促使開發團隊採用優於傳統開發模式、更敏捷的方式——DevOps。
DevOps是一組過程、方法和系統的統稱，集文化理念、實踐、工具於一身，重視開發（Dev）和運維（Ops）和質量（QA）部門之間的溝通合作。
與傳統軟體開發模式系相比，DevOps打破了開發和運維之間的壁壘，通過自動化“軟體交付”和“架構變更”的流程，使得軟體的構建、測試和發佈能更加快捷、頻繁和可靠，從而幫助團隊更快地發展和改進產品、服務客戶、高效參與市場競爭。
▲DevOps
在汽車軟體領域，敏捷開發為嵌入式DevOps提供了合適的路徑，以便團隊更快發佈新版軟體代碼。隨著軟體快速迭代，DevOps方法的迭代也在快速演進。在每次迭代中採用卸載/重新安裝的方式已變得不切實際，CI（Continuous Integration，持續集成）/CD（Continuous Deployment，持續部署）方法可以使軟體系統在不停止運行的情況下進行迭代。
DevOps的核心是持續集成（點擊此處查看“持續集成”相關文章）。團隊只需通過每天一次或多次的集成，進行嵌入式軟體的自動化構建和驗證，就可實現持續集成，儘早發現集成錯誤。
03.DevOps在汽車嵌入式軟體領域推行的解決方案
面臨的挑戰
目前，阻礙DevOps在汽車嵌入式領域推行的挑戰主要有兩方面：
1）車載軟體大多數為嵌入式軟體，難以脫離真實目標系統單獨運行。然而絕大部分汽車廠商採用“研發驅動測試”的模式，軟體測試部門沒有獨立的硬體目標系統用於軟體測試；
2）在自動化測試實踐中，硬體難以支持軟體進行不同環境的設置。要想達成完全測試自動化，工程師需要對目標系統進行定製。
通用解決方案
一般來說，實現持續集成需要滿足以下三點：
1）充分借鑒軟體測試經驗，引入優秀的開源工具，發揮開源工具靈活、可配置強的特點；
2）整合企業已有的軟體測試工具，使測試技術保持集成性；
3）結合全數字模擬平臺部署模擬環境，保證測試過程的穩定可靠。
▲DevOps&持續集成
SkyEye天目全數字實時模擬軟體
SkyEye天目全數字實時模擬軟體，是一款國產的基於可視化建模的硬體行為級模擬平臺，支持國內外主流架構、處理器和多機同步模擬，具備自動測試框架與靈活的可定製性，在汽車、防務、航空航天、電子、船舶等各種嵌入式領域應用廣泛。
▲SkyEye界面圖
SkyEye具有硬體平臺所不具備的靈活性。通過對模型和平臺的定製，客戶可以得到跟自己的目標系統完全一致的模擬平臺。利用SkyEye，軟體開發團隊可以開展併發式的功能測試和快速回歸測試，加快問題定位和排查故障的效率。SkyEye為汽車嵌入式軟體的設計、開發、集成與測試，直至後續部署、維護的全生命周期提供了一個功能強大、高效、易用的平臺。
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