開源軟件開發(fā)協(xié)作創(chuàng)新云

聶南 應(yīng)時(shí) 宋寶衛(wèi) 宋春來

摘 要：隨著開源軟件工程的蓬勃發(fā)展，已有教師帶領(lǐng)學(xué)生借助版本控制等工具構(gòu)建協(xié)作開源軟件教研云-端平臺(tái)，多個(gè)教研單位共同參與開源軟件的應(yīng)用、開發(fā)和測(cè)試。本文以GitHub、開源中國(guó)等代碼托管平臺(tái)發(fā)布開發(fā)的競(jìng)賽作品為例，論述開源項(xiàng)目學(xué)習(xí)和開發(fā)持續(xù)集成過程，闡釋這種開源平臺(tái)的構(gòu)建有助于培養(yǎng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)，激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)業(yè)精神，同時(shí)為開源社區(qū)大數(shù)據(jù)小數(shù)據(jù)分析決策打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：GitHub；配置管理；開源軟件；數(shù)據(jù)分析；小數(shù)據(jù)

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2018）07-0082-04

一、引言

軟件開源的思想和相關(guān)技術(shù)已經(jīng)深入了目前的IT領(lǐng)域。比如國(guó)外的Git、SVN等軟件版本控制平臺(tái)，MyCollab等商務(wù)平臺(tái)和LibrePlan等項(xiàng)目管理平臺(tái)。一些企業(yè)如微軟、IBM也在逐漸推出軟件集成開源計(jì)劃，比如Visual Studio跨平臺(tái)項(xiàng)目等；國(guó)內(nèi)華為、阿里巴巴等公司也開發(fā)了許多項(xiàng)目，比如F2etest平臺(tái)號(hào)稱可以面向前端、測(cè)試、產(chǎn)品等崗位提供多瀏覽器兼容性測(cè)試。與開源軟件的蓬勃發(fā)展相比較，開源軟件工程教育在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)得到較大較快的發(fā)展，據(jù)對(duì)希臘的一些二級(jí)學(xué)院的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，被采訪教師中298人占88.4%的認(rèn)為開源軟件學(xué)習(xí)更自由，78.6%認(rèn)為容易獲得。[1]相比之下，開源軟件工程教育在中國(guó)的各類院校還很缺乏。比起傳統(tǒng)軟件工程教育，開源軟件開發(fā)使學(xué)生能夠更深入地參與軟件開發(fā)乃至構(gòu)建發(fā)布的整體過程。如果教師和學(xué)生能共同搭建一個(gè)開源軟件教研平臺(tái)，平臺(tái)的運(yùn)用將更好地培養(yǎng)學(xué)生參與軟件開發(fā)的意識(shí)，鍛造團(tuán)隊(duì)精神和學(xué)生的知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)，為將來進(jìn)一步的協(xié)作創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和開源社區(qū)大數(shù)據(jù)分析打下良好基礎(chǔ)。

二、開源軟件的作用和教育意義

近年來，開源軟件的發(fā)展成為軟件工程的一種發(fā)展趨勢(shì)。開源軟件的使用與推廣不僅是一種技術(shù)，同時(shí)也是一種理念和精神。現(xiàn)實(shí)是，在學(xué)校軟件工程教學(xué)中，傳統(tǒng)教學(xué)體系下的教師學(xué)生寧愿選擇傳統(tǒng)教學(xué)方法，使用商業(yè)化的DEMO 版甚至是盜版軟件，原因是這些軟件文檔已經(jīng)建立了完善的培訓(xùn)體系。而教科書上開源軟件的使用方法和教學(xué)內(nèi)容很少，教師和學(xué)生不愿意花時(shí)間去學(xué)習(xí)開源軟件。其實(shí)開源軟件具有開放的本質(zhì)，隨著某些開源軟件社區(qū)生態(tài)化，在互聯(lián)網(wǎng)以及大數(shù)據(jù)的環(huán)境下，若軟件沒有外在可擴(kuò)展性，則基本上不會(huì)有人使用。因此，對(duì)學(xué)生的軟件開發(fā)教育的開源化引導(dǎo)就變得十分迫切，對(duì)傳統(tǒng)軟件工程教育的改革也就勢(shì)在必行。

另一方面，目前出現(xiàn)了許多新型的教育方式和新學(xué)說，例如云教育、移動(dòng)教育、慕課（MOOC）、在做項(xiàng)目中學(xué)習(xí)（邊做邊學(xué)）、社交網(wǎng)絡(luò)中的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)學(xué)習(xí)等。云平臺(tái)下的教育資源十分豐富，比如知識(shí)地圖云（concept map or knowledge map cloud）[2]是一種專業(yè)的知識(shí)導(dǎo)航系統(tǒng)云平臺(tái)，關(guān)鍵在于教師如何引導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)云平臺(tái)資源的連續(xù)關(guān)注度[3]，是云平臺(tái)教育最重要的影響因素之一。還有一些新型的校企合作平臺(tái)，這些都可以在開源的軟件工程教育上使用。比如，著名的Piazza 的開源項(xiàng)目是一個(gè)師生網(wǎng)絡(luò)交流平臺(tái)，已經(jīng)在美國(guó)多所大學(xué)推廣應(yīng)用。與此類似，中國(guó)也有類似的discuz社區(qū)項(xiàng)目，許多企業(yè)高校合作建立了移動(dòng)和云軟件開發(fā)項(xiàng)目、高校大數(shù)據(jù)支撐計(jì)劃等大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái)。這些教育平臺(tái)和技術(shù)的推廣將推動(dòng)開源技術(shù)在教育教研中得以深入廣泛應(yīng)用。

三、開源軟件的代碼托管平臺(tái)

開源軟件的代碼和整體架構(gòu)的開放性，要求其需要一個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布平臺(tái)。目前國(guó)外的代表包括GitHub等，國(guó)內(nèi)的包括開源中國(guó)等，這些平臺(tái)都已經(jīng)有成千上萬的開源項(xiàng)目和開源愛好者在參與。這些平臺(tái)采用的代碼和文檔配置管理工具有GIT、碼云等，代碼由社區(qū)中開源愛好者共同參與開發(fā)和維護(hù)。

1.教研使用的開源托管平臺(tái)

傳統(tǒng)的代碼管理常采用局域網(wǎng)存儲(chǔ)，配置工具通常為小型版本控制工具VSS；在廣域網(wǎng)環(huán)境下，依據(jù)需求可以采用開源工具SVN，建立學(xué)習(xí)開發(fā)用戶、局域網(wǎng)和WEB托管服務(wù)器之間的三層系統(tǒng)架構(gòu)。[4]現(xiàn)在的開源托管平臺(tái)常常需要構(gòu)建一個(gè)托管社區(qū)，作為學(xué)校開源軟件教學(xué)使用的托管平臺(tái)，可以采用類似的代碼托管工具和其他技術(shù)進(jìn)行集成實(shí)現(xiàn)。

2.云服務(wù)下的開源測(cè)試配置管理系統(tǒng)

目前開源軟件在一些課程平臺(tái)中已經(jīng)開始應(yīng)用，[5]甚至采用開源軟件Moodle 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。[6、7]我們構(gòu)建了云平臺(tái)下的開源測(cè)試軟件配置管理系統(tǒng)，采用MFS云存儲(chǔ)系統(tǒng)（由9臺(tái)服務(wù)器100片硬盤整列構(gòu)成mfsChunkServer集群，OpenStack 技術(shù)構(gòu)建的云計(jì)算基礎(chǔ)構(gòu)架，開源數(shù)據(jù)庫(kù)Mysql支持的WEB服務(wù)和存儲(chǔ)服務(wù)）構(gòu)建了大學(xué)云教育桌面系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)云資源移動(dòng)客戶端、ftp和開源測(cè)試軟件配置系統(tǒng)等異構(gòu)系統(tǒng)的集成訪問。如圖1所示。

在傳統(tǒng)的軟件測(cè)試體系課程中，學(xué)員完成一個(gè)項(xiàng)目的測(cè)試過程，需要滿足軟件需求、性能、功能和安全等多方位的測(cè)試要求。而且測(cè)試實(shí)踐過程中包含了大量工具的使用，產(chǎn)生多個(gè)文檔與實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這就需要對(duì)軟件測(cè)試的實(shí)踐平臺(tái)進(jìn)行配置和管理。這也使學(xué)生容易掌握軟件測(cè)試過程中的管理方法、軟件測(cè)試配置流程、標(biāo)準(zhǔn)體系和相關(guān)配置管理工具。兩個(gè)或者多個(gè)學(xué)生共同完成一項(xiàng)任務(wù)，如測(cè)試程序合并修改、測(cè)試文檔的書寫與提交、項(xiàng)目測(cè)試日志的歸納整理等。

如果軟件測(cè)試教學(xué)能夠在云代碼文檔托管平臺(tái)上進(jìn)行，如圖1所示的云環(huán)境下使用開源的測(cè)試工具和測(cè)試框架，便于實(shí)現(xiàn)測(cè)試過程的開源化管理。同時(shí)學(xué)生能夠更深入地學(xué)習(xí)掌握測(cè)試技術(shù)。在項(xiàng)目測(cè)試過程中可以培養(yǎng)學(xué)生的溝通技巧，加強(qiáng)協(xié)作意識(shí)（網(wǎng)上實(shí)時(shí)技術(shù)動(dòng)態(tài)更新和交互），這種云環(huán)境下的移動(dòng)開源技術(shù)的集成必將發(fā)揮更深遠(yuǎn)的影響。PC 測(cè)試平臺(tái)下開源軟件測(cè)試管理工具包括單元測(cè)試工具、性能測(cè)試工具、Web測(cè)試工具等。移動(dòng)測(cè)試平臺(tái)包括Android Appium， 從JUnit單元測(cè)試，到Instrumentation 進(jìn)行全方面的集成測(cè)試。此外，測(cè)試平臺(tái)還和internet上的百度開發(fā)者中心、Testin等云測(cè)試中心，mooctest慕測(cè)軟件測(cè)試競(jìng)賽平臺(tái)建立耦合。開源項(xiàng)目突出創(chuàng)新性，需要對(duì)原有模塊進(jìn)行深入理解，并且提出改進(jìn)，難度更大，適合于高年級(jí)或者研究生參加研發(fā)和競(jìng)賽活動(dòng)。

開源軟件項(xiàng)目應(yīng)用開發(fā)目前分四個(gè)層次，即使用、閱讀、開發(fā)和改進(jìn)。第一層次：使用開源代碼。大部分人在項(xiàng)目開發(fā)過程中簡(jiǎn)單地學(xué)習(xí)開源文檔資料，可以較容易地掌握開源代碼的用法。如應(yīng)用eclipse開發(fā)工具學(xué)習(xí)和編寫java程序。第二層次：閱讀開源代碼，理解其實(shí)現(xiàn)原理深入應(yīng)用。不僅包括開源代碼本身的核心邏輯及其架構(gòu)設(shè)計(jì)，還能掌握軟件開發(fā)過程中的一些最佳實(shí)踐法則。比如單元測(cè)試、利用travis進(jìn)行自動(dòng)編譯測(cè)試等。第三四層次：對(duì)eclipse開發(fā)插件、sdk進(jìn)行改造吸收并將開源代碼的設(shè)計(jì)理念應(yīng)用到自己的軟件開發(fā)過程中去。從看得懂到會(huì)靈活應(yīng)用中間還需要大量的時(shí)間去思考和實(shí)踐。重新構(gòu)造IDE。目前，我們的教學(xué)應(yīng)用通常停留在第二層次，第三第四層次的內(nèi)容理解即可。我們?cè)陂_源軟件社區(qū)和業(yè)內(nèi)的廣大愛好者一起合作努力，并貢獻(xiàn)自己的力量和創(chuàng)新。

四、效果分析

開源托管云平臺(tái)與傳統(tǒng)平臺(tái)相比有許多不同之處，優(yōu)劣如表1所示。

開源的平臺(tái)對(duì)成員間知識(shí)共享的影響程度很大，大量用戶創(chuàng)新對(duì)于促進(jìn)開源軟件項(xiàng)目績(jī)效意義非凡。[8]這種平臺(tái)對(duì)教育的作用同樣重大，可以增強(qiáng)師生相互的影響力和知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)。這是一種強(qiáng)調(diào)學(xué)生、教師、教學(xué)平臺(tái)三者信息分享和互動(dòng)的全新教育模式，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行社交網(wǎng)絡(luò)拓展，可以實(shí)施點(diǎn)對(duì)點(diǎn)學(xué)習(xí)，甚至應(yīng)用在青少年階段。[9]例如某案例的社區(qū)群討論互動(dòng)時(shí)，一方面可以深入推敲例子本身；另一方面可以外延擴(kuò)展相關(guān)知識(shí)領(lǐng)域。從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生掌握方法，提高學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)。引領(lǐng)現(xiàn)代教育方向，回歸教育本質(zhì)，塑造移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的教育生態(tài)。開源平臺(tái)下的軟件開發(fā)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)架構(gòu)流程如圖2所示。

開源軟件項(xiàng)目的學(xué)習(xí)首先是對(duì)其開放架構(gòu)的理解，特別是其跨平臺(tái)的共性的技術(shù)。例如MVC體系結(jié)構(gòu)的比較分析，關(guān)鍵在其應(yīng)用API的分析與使用。XML數(shù)據(jù)的解析API包括很多，如DOM、JDOM、SAX?？梢酝ㄟ^分析比較他們的優(yōu)劣來學(xué)習(xí)。例如對(duì)外擴(kuò)展、項(xiàng)目對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)、云服務(wù)器存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫(kù)的host鏈接的分析比較（國(guó)外的talking Dava、國(guó)內(nèi)的Bmob等），數(shù)據(jù)處理方式的對(duì)比等。也可以讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)理論知識(shí)，例如項(xiàng)目程序中應(yīng)用到的一些原理算法。該范例中的音頻文字解析就屬于操作系統(tǒng)線程調(diào)度問題，這種探討將非常有助于學(xué)生深入領(lǐng)悟相關(guān)技術(shù)。

另一方面，開源軟件技術(shù)的開發(fā)涉及著作權(quán)、專利等知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題。在協(xié)議選擇上就有非常詳細(xì)的規(guī)定，比如從Apache到GPL，再到AGPL越來越嚴(yán)格的開源協(xié)議。 這些理念有助于培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)。

該開源教學(xué)平臺(tái)引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)的同時(shí)，以團(tuán)隊(duì)方式參加模擬的或?qū)嶋H的項(xiàng)目和競(jìng)賽演練，加強(qiáng)學(xué)生的協(xié)作動(dòng)手能力和合作意識(shí)，在一些計(jì)算機(jī)競(jìng)賽和實(shí)訓(xùn)中把項(xiàng)目做得更深入和完美，為深入學(xué)習(xí)有關(guān)研發(fā)技術(shù)和成長(zhǎng)為卓越工程師打下基礎(chǔ)。以參加軟件開發(fā)競(jìng)賽、使用人數(shù)、采用的開源軟件為例，如表2所示。

教師帶領(lǐng)學(xué)生參加創(chuàng)新項(xiàng)目，專業(yè)競(jìng)賽是目前國(guó)內(nèi)外普遍的教學(xué)創(chuàng)新活動(dòng)。例如，大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目中開發(fā)和應(yīng)用的大量JAVA EE開源項(xiàng)目。在我們參與的競(jìng)賽項(xiàng)目中，大膽地使用ios/android等平臺(tái)下的開源項(xiàng)目，一方面培養(yǎng)了學(xué)生使用開源軟件、掌握開源技術(shù)，一方面體現(xiàn)作品的創(chuàng)新意識(shí)，取得了很好的效果。

隨著開源軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)的巨量增加，我們借助一些大數(shù)據(jù)分析工具和平臺(tái)，如開源項(xiàng)目成熟度分析工具Ospaf（open source project analyze framework）（tomcat支持的Mac os和win版本）、Orange（python開發(fā)），bug tracking system （BTS）的 Bugzilla、云創(chuàng)的大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等。[10、11]在開源社區(qū)進(jìn)行挖掘統(tǒng)計(jì)分析可以了解到大量軟件或者某軟件下載量的大數(shù)據(jù)和小數(shù)據(jù)，具體技術(shù)關(guān)注度和使用的程度，參與人和時(shí)間量的交互互動(dòng)信息的節(jié)點(diǎn)數(shù)、連接度、網(wǎng)絡(luò)密度、版本分時(shí)平均度，從而把握開發(fā)熱點(diǎn)問題和預(yù)測(cè)開發(fā)技術(shù)方向，做出面向軟件大數(shù)據(jù)和小數(shù)據(jù)更精確的分析和決策，構(gòu)建在線學(xué)習(xí)分析模型[12-14]，加強(qiáng)引導(dǎo)學(xué)生的連續(xù)關(guān)注度，從而促進(jìn)開源軟件工程教育的發(fā)展。

五、結(jié)束語

目前開源軟件人才是IT業(yè)內(nèi)需求最強(qiáng)和最有前景的，比如開發(fā)運(yùn)營(yíng)開源技術(shù)是行業(yè)最受歡迎的技術(shù)之一。教師指導(dǎo)學(xué)生開源教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，得到了校內(nèi)外多人的參與，提升了其技術(shù)和潛在的商業(yè)價(jià)值。開源項(xiàng)目的成敗由技術(shù)熱度、公司支持、教育引發(fā)等多方面因素決定，不論結(jié)果如何，都使許多學(xué)生能盡快融入公司的項(xiàng)目開發(fā)過程。學(xué)生敢于嘗試，通過大賽等各方面的鍛煉，具備綜合的創(chuàng)新能力與素養(yǎng)，因而能夠通過許多公司的實(shí)習(xí)與考核，培養(yǎng)他們的創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新意識(shí)。新開源教學(xué)體系的提出，督促教師不斷學(xué)習(xí)進(jìn)取，積極參與平臺(tái)的改進(jìn)與提高，編寫具有針對(duì)目前社會(huì)需求的教材和講義，搭建相應(yīng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，從而提高了師生的創(chuàng)新研發(fā)水平，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研的共同發(fā)展。

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（編輯：王天鵬）