利用汽車開發(fā)標準降低失敗成本和風險

ISO 26262、MISRA 和其他標準旨在通過為在軟件開發(fā)過程中實施工程概念提供基礎來規(guī)范汽車應用程序的軟件開發(fā)。一些組織將遵守 ISO 26262 和其他標準視為增加開銷的負擔，但事實是，與軟件缺陷相關的失敗成本遠遠高于確保質(zhì)量的成本。

什么是 ISO 26262，我為什么要關心？

ISO 26262 是一項功能安全標準，旨在應用于汽車電氣和/或電子 （E/E） 系統(tǒng)的軟件開發(fā)。它旨在通過提供可行的要求和流程，將與安全功能軟件相關的風險降低到可容忍的水平，例如：

汽車應用的功能安全管理

汽車應用的概念階段

用于汽車應用的系統(tǒng)級產(chǎn)品開發(fā)

軟件架構(gòu)設計

汽車應用硬件級別的產(chǎn)品開發(fā)

軟件單元測試

汽車應用軟件級別的產(chǎn)品開發(fā)

生產(chǎn)、運營、服務和退役

支持過程：分布式開發(fā)中的接口、安全管理要求、變更和配置管理、驗證、文檔、軟件工具的使用、軟件組件的認證、硬件組件的認證和使用證明的論證

面向汽車安全完整性等級 （ASIL） 和面向安全的分析

需要明確的是，ISO 26262 不是強制性的（盡管考慮到最近所有圍繞汽車安全缺陷的頭條新聞，它可能成為強制性的）。法律只是規(guī)定您應該根據(jù)當前的最佳實踐來開發(fā)軟件——在汽車領域是 ISO 26262。ISO 26262 帶來的是基于一些軟件開發(fā)最佳實踐多年研究的操作指南。該領域最有經(jīng)驗的人。

ISO 26262 的美妙之處在于，盡管它旨在用于安全關鍵功能，但原則上它可以應用于您關心的任何軟件組件。如果您認為您的集成信息娛樂系統(tǒng)是市場上的業(yè)務差異化因素，請根據(jù) ISO 26262 進行開發(fā)，并確保它是最先進的系統(tǒng)，值得升級到高級模型。

MISRA 呢？

ISO 26262 類似于說，如果你想活得更久，就應該鍛煉和飲食。但是，如果您的運動知識僅限于舉起重物，或者您對什么是好食物的了解是早上的生雞蛋，那該怎么辦？

這就是 MISRA 標準的用武之地。適用于 C 和 C++ 的 MISRA 標準系列，包括 1998 年、2004 年和最近的 2012 年版本，告訴軟件工程師在編寫代碼時什么是好的做法，什么是不好的做法。回到我們的比喻，MISRA 告訴您哪些食物對您有益，以及什么是安全、可靠的鍛煉。

如何實施 ISO 26262 和 MISRA？

實現(xiàn)對 ISO 26262 和 MISRA 的合規(guī)性首先要以政策的形式承諾最佳實踐。需要明確的是，政策不是建議或推薦行為的指導方針。策略是一種自動可執(zhí)行的聲明，以通俗易懂的語言規(guī)定軟件應該如何開發(fā)——以及為什么應該以這種方式開發(fā)。該政策必須明確聲明：

必須根據(jù) ISO 26262 定義的軟件開發(fā)生命周期 （SDLC） 開發(fā)軟件

如果下游分包商不能提供足夠的可追溯性證明符合標準，則不會接受代碼

您的開發(fā)策略應該有類似的語言來指定符合 MISRA 編碼指南。這為制造商提供了另一種形式的驗收測試，他們可以執(zhí)行以驗證從下游供應商收到的軟件。

圖 1： ISO 26262 定義的軟件開發(fā)生命周期 （SDLC）。

從功能上講，這意味著應用開發(fā)測試活動，例如靜態(tài)代碼分析、單元測試、同行評審和運行時錯誤檢測，以確保根據(jù)這些策略開發(fā)代碼。市場上有幾種工具以靜態(tài)分析規(guī)則的形式實施 MISRA 指南（完全披露，我們?yōu)殇N售這些工具的公司工作）。每個工具都有自己的執(zhí)行編碼標準的方法，因此您需要研究適合您的環(huán)境、預算等的最佳工具。

靜態(tài)分析

這種做法已經(jīng)存在了很長時間，并且仍然是一種廉價（就專用開發(fā)資源而言）的方式來挑選代碼中容易實現(xiàn)的成果。盡管由于維護、參數(shù)化、極端情況和需要人類智能的活動的其他方面，有許多自動測試生成解決方案，單元測試在資源方面要昂貴得多。也就是說，失敗的成本仍然大大超過了測試的成本。

同行代碼審查

此過程要求軟件工程師提交他們的代碼以作為開發(fā)過程的常規(guī)部分進行審查，并且被認為是確保軟件質(zhì)量的最有效活動。與單元測試一樣，此活動需要您花費資源，但如果它可以防止需要召回的缺陷，則成本可以忽略不計。

運行時錯誤檢測 （RED）

RED 監(jiān)控代碼執(zhí)行，以便梳理出僅在運行時出現(xiàn)的構(gòu)造，并且應該作為驗證和驗證過程來實現(xiàn)。RED 可幫助您找到導致競爭條件、異常、資源和內(nèi)存泄漏、安全漏洞和其他難以發(fā)現(xiàn)的缺陷的代碼。簡而言之，它是軟件的儀表，就像儀表和記錄儀是硬件的儀表一樣。

覆蓋分析

如果沒有衡量測試覆蓋了多少代碼，您將無法知道您是否進行了足夠的測試。覆蓋分析本身并沒有什么作用，但是當與單元測試等活動結(jié)合使用時，覆蓋分析可以提供有關您的軟件的寶貴信息。

結(jié)論

隨著我們曾經(jīng)簡單的產(chǎn)品變得“更智能”，軟件無處不在，并將繼續(xù)發(fā)揮更大的作用。在汽車開發(fā)中尤其如此，這在確保嵌入式應用的安全性和可靠性方面提出了獨特的挑戰(zhàn)。汽車將安全關鍵軟件與業(yè)務差異化軟件相結(jié)合，所有這些軟件都是以高度分布式的方式開發(fā)的。

底線是汽車應用的端到端測試過于昂貴和復雜。另一方面，軟件故障的成本應該成為尋找降低風險方法的動力。通過應用 ISO 26262 和 MISRA 等汽車軟件開發(fā)標準，汽車制造商將自己置于最佳位置，以避免與錯誤軟件相關的風險。

作者：Arthur Hicken，Adam Trujillo

審核編輯：郭婷