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、安全和質量有足夠的信心。這些包括：

DO-178B/C（航空電子設備）

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鍵組成部分。這是一個涉及不同軟件測試技術的過程，這些技術可能是嚴格的、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)是大量代碼會產生大量警告。將靜態(tài)分析集成到項目中時，建議關注以下內容：

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。如果安全是關鍵目標，那么啟用所有與安全相關的規(guī)則、禁用不太重要的規(guī)則并啟用一種內置的安全編碼標準（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聯(lián)。它檢查正在運行的代碼，暴露架構和行為缺陷、其他弱點和/或安全漏洞，包括內存泄漏等。

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。

結構代碼覆蓋率

在動態(tài)分析方法中，可以應用其他技術，如結構代碼覆蓋。

簡而言之，結構覆蓋是為了確定系統(tǒng)是否經過充分測試而執(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（將較小的構建單元組合到應用程序、庫或組件中），旨在構建可測試的軟件以實現(xiàn)持續(xù)交付和早期檢測構建/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，尤其是在安全關鍵領域，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設施 （CI/CD） 的工具鏈的一致性。

能夠對開發(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品。

入職和設置新的開發(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，適用于容器內部署。它可以與編譯器和構建系統(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