時間限制使開發(fā)人員面臨著在嚴格且在許多情況下不充分的時間表內(nèi)完成項目要求的壓力。此外，對嵌入式軟件的可靠性、準確性和性能的期望高于對實時計算的期望。我們還需要考慮運行嵌入式軟件的實際目標硬件的約束。軟件合規(guī)性和認證要求通常由行業(yè)強加以解決安全問題。

流程標準提供流程、驗證方法和最佳實踐，以確保軟件安全、安全和質(zhì)量有足夠的信心。這些包括：

DO-178B/C（航空電子設(shè)備）

ISO 26262（汽車）

IEC 62304（醫(yī)療）

IEC 61508（工業(yè)）

EN 50128（導軌）

和更多

軟件驗證和確認是遵守流程標準的關(guān)鍵組成部分。這是一個涉及不同軟件測試技術(shù)的過程，這些技術(shù)可能是嚴格的、昂貴的和耗時的。

使用一種或兩種軟件測試技術(shù)并不能解決問題。在開發(fā)生命周期中使用各種自動化方法將為您節(jié)省時間和金錢。它還將有助于建立無價的可靠性聲譽。

嵌入式軟件開發(fā)的自動化測試方法

自動化對于測試嵌入式軟件至關(guān)重要，因為手動方法容易出錯且耗時。讓我們討論對您的團隊有幫助的重要自動化測試方法。

靜態(tài)代碼分析

首先，我強烈建議始終將靜態(tài)代碼分析作為第一種測試方法。執(zhí)行靜態(tài)分析的一個絕妙優(yōu)勢是您可以在項目的任何階段引入和使用它。即使項目不完整且部分編碼，靜態(tài)代碼分析也是有效的，因為不需要執(zhí)行代碼。

引入靜態(tài)分析的最大挑戰(zhàn)是大量代碼會產(chǎn)生大量警告。將靜態(tài)分析集成到項目中時，建議關(guān)注以下內(nèi)容：

盡快讓團隊高效工作。

最大限度地減少團隊被所有靜態(tài)分析警告淹沒的機會。

這并不是要降低這些警告的重要性。但是，大多數(shù)開發(fā)人員沒有修復現(xiàn)有或遺留代碼的奢侈。至少不是馬上。

因為有各種編碼合規(guī)性標準（MISRA C:2012、AUTOSAR C++14、SEI CERT、CWE 等）從一個目標開始。如果安全是關(guān)鍵目標，那么啟用所有與安全相關(guān)的規(guī)則、禁用不太重要的規(guī)則并啟用一種內(nèi)置的安全編碼標準（如 CERT C/C++）是有意義的。

動態(tài)分析方法或運行時錯誤檢測

如前所述，一種測試方法是不夠的。僅通過靜態(tài)分析無法識別所有錯誤或缺陷。動態(tài)分析方法或運行時錯誤檢測也是一種可以采用的測試實踐。

該測試應與需求相關(guān)聯(lián)。它檢查正在運行的代碼，暴露架構(gòu)和行為缺陷、其他弱點和/或安全漏洞，包括內(nèi)存泄漏等。

團隊可以在不同級別的軟件抽象上應用這種類型的測試。從測試每個單獨的單元或功能開始，然后集成其他軟件部分。最終軟件測試系統(tǒng)作為一個整體或黑盒。這通常體現(xiàn)在著名的 V 模型軟件生命周期中。

結(jié)構(gòu)代碼覆蓋率

在動態(tài)分析方法中，可以應用其他技術(shù)，如結(jié)構(gòu)代碼覆蓋。

簡而言之，結(jié)構(gòu)覆蓋是為了確定系統(tǒng)是否經(jīng)過充分測試而執(zhí)行和記錄的代碼的標識。如果您可以確定已通過測試用例執(zhí)行的代碼，那么未發(fā)現(xiàn)或未執(zhí)行的代碼將暴露出對額外測試的需求。

如果您的合規(guī)性要求是獲得 100% 的代碼覆蓋率，那么您至少需要通過單元測試和手動測試來執(zhí)行覆蓋率。雖然我們可以繼續(xù)揭示其他測試方法，如回歸、性能、壓力、API、UI、接受度等，但讓我們深入研究嵌入式系統(tǒng)測試的現(xiàn)代部署。

持續(xù)集成和持續(xù)交付

在過去幾年中越來越受歡迎的一個主題是持續(xù)集成和持續(xù)交付 （CI/CD）。CI/CD 是夜間集成的軟件開發(fā)實踐（將較小的構(gòu)建單元組合到應用程序、庫或組件中），旨在構(gòu)建可測試的軟件以實現(xiàn)持續(xù)交付和早期檢測構(gòu)建/集成問題和錯誤。

嵌入式軟件開發(fā)中的 CI/CD 通常受到應用程序開發(fā)不受限制的方式。除了目標硬件平臺的物理和計算約束之外，還有合規(guī)性約束。嵌入式軟件市場對具有極長生命周期的安全性有獨特的要求。產(chǎn)品可以在市場上保留數(shù)十年。

如今，一些組織將靜態(tài)分析納入其 CI/CD 現(xiàn)代開發(fā)工作流程中。適應通常圍繞基于 Git 的開發(fā)環(huán)境，采用動態(tài)方法進行分支和合并，開發(fā)人員可以指定父/引用分支與他們當前的開發(fā)分支進行比較，并自動比較和計算增量以進行分析。

因此，與其在整個項目上運行分析，這可能需要相當長的時間，甚至幾個小時，它可以在最小的文件集上運行。這減少了評估會議的持續(xù)時間和重點。然后可以解決和糾正編碼違規(guī)，以實現(xiàn)干凈、安全和可靠的構(gòu)建。

容器化開發(fā)環(huán)境

另一種類型的現(xiàn)代化來自容器化開發(fā)環(huán)境。開發(fā)工具的容器化部署正在成為嵌入式開發(fā)團隊的生計。

盡管容器最初是為了解決微服務和基于 Web 的應用程序的部署問題而開發(fā)的，但它們最近在嵌入式團隊中流行起來。尤其是對于使用容器來管理復雜工具鏈的大型團隊。

在管理復雜的開發(fā)環(huán)境時，尤其是在安全關(guān)鍵領(lǐng)域，團隊通常會遇到以下挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)很容易通過容器解決：

將整個團隊的升級同步到編譯器、構(gòu)建工具鏈等工具的最新版本。

動態(tài)響應庫或軟件開發(fā)工具包 （SDK） 等的新安全補丁。

確保所有團隊成員和自動化基礎(chǔ)設(shè)施 （CI/CD） 的工具鏈的一致性。

能夠?qū)﹂_發(fā)環(huán)境進行版本化并恢復它以服務于通過特定工具鏈認證的舊版本產(chǎn)品。

入職和設(shè)置新的開發(fā)人員。

在下面的示例中，您讓Parasoft C/C++test訪問容器化編譯器 （GNU GCC） 和運行時環(huán)境。有兩個獨立的 Docker 容器，一個用于編譯器和構(gòu)建工具，另一個用于執(zhí)行環(huán)境（例如，嵌入式 Linux 的剝離版本）。

在這個例子中，Parasoft C/C++test 標準可以用作基于命令行的工具，適用于容器內(nèi)部署。它可以與編譯器和構(gòu)建系統(tǒng)一起打包成一個容器鏡像，用于 CI/CD 并部署到開發(fā)人員的桌面上進行本地命令行掃描。下圖顯示了此設(shè)置的高級概述。

以下示例可以通過自動化完成，或者每個團隊成員都可以拉出一致的開發(fā)環(huán)境，其中容器化提供以下功能：

開發(fā)環(huán)境版本控制

集中管理和部署

對安全漏洞的即時反應

較低的入職成本

了解行業(yè)領(lǐng)導者如何提供安全可靠的軟件

如果您想簡化團隊工作流程、削減成本并縮短上市時間，那么了解嵌入式安全和安全關(guān)鍵系統(tǒng)開發(fā)中的挑戰(zhàn)、解決方案和現(xiàn)代方法對您來說很重要。

審核編輯：郭婷