Mô hình thác nước (Waterfall Model) trong phát triển phần mềm

Mô hình thác nước là một trong những phương pháp phát triển phần mềm cổ điển và truyền thống nhất. Đây là một mô hình tuyến tính, nơi các giai đoạn phát triển phần mềm được thực hiện theo một trình tự nhất định, từ bước này sang bước khác.

Trong bài viết này, bạn đọc sẽ cùng Geneat Software tìm hiểu một cách chi tiết về mô hình thác nước, cũng như ưu nhược điểm của mô hình trong việc phát triển phần mềm thực tế.

Định nghĩa mô hình thác nước

Mô hình thác nước (Waterfall model) là một phương pháp phát triển phần mềm theo hướng tuyến tính, nơi các giai đoạn của quá trình phát triển được tiến hành theo thứ tự cụ thể. Mỗi giai đoạn phải hoàn thành trước khi chuyển sang giai đoạn tiếp theo, và không có sự quay lại giữa các giai đoạn.

Mô hình bao gồm 6 bước sau đây:

Phân tích yêu cầu

Bước đầu tiên trong quy trình phát triển phần mềm theo mô hình thác nước là phân tích yêu cầu. Đây là giai đoạn quan trọng nhất vì mọi quyết định trong các bước tiếp theo đều dựa trên các yêu cầu đã được xác định. Quá trình này bao gồm việc thu thập thông tin từ khách hàng hoặc người dùng cuối để hiểu rõ những gì họ mong muốn từ phần mềm.

Đội ngũ phát triển sẽ làm việc chặt chẽ với các bên liên quan để xác định các chức năng, tính năng cần thiết, cũng như các giới hạn kỹ thuật và kinh doanh. Mọi yêu cầu cần được ghi nhận một cách chi tiết và chính xác, vì một khi bước này hoàn thành, sẽ rất khó để thay đổi hoặc điều chỉnh trong các giai đoạn sau.

Sau khi yêu cầu đã được thu thập và ghi nhận, chúng cần được phân tích kỹ lưỡng để đảm bảo tính khả thi và xác định cách tốt nhất để hiện thực hóa chúng. Một tài liệu yêu cầu phần mềm (Software Requirement Specification – SRS) thường được tạo ra sau khi hoàn tất phân tích yêu cầu, đóng vai trò là nền tảng cho mọi hoạt động tiếp theo trong dự án.

Thiết kế hệ thống

Sau khi hoàn thành phân tích yêu cầu, bước tiếp theo trong quy trình phát triển phần mềm theo mô hình thác nước là thiết kế hệ thống. Đây là giai đoạn mà đội ngũ phát triển chuyển các yêu cầu đã được ghi nhận thành các giải pháp kỹ thuật cụ thể.

Thiết kế hệ thống thường được chia thành hai giai đoạn: thiết kế hệ thống tổng thể (high-level design) và thiết kế chi tiết (detailed design). Thiết kế hệ thống tổng thể tập trung vào kiến trúc của phần mềm, xác định các mô-đun chính, cách chúng tương tác với nhau, và các công nghệ sẽ được sử dụng. Thiết kế chi tiết, mặt khác, đi sâu vào từng thành phần cụ thể, xác định cấu trúc dữ liệu, thuật toán, và giao diện người dùng.

Tất cả các tài liệu thiết kế cần phải được kiểm tra và phê duyệt trước khi chuyển sang bước thực hiện. Thiết kế hệ thống không chỉ đảm bảo rằng phần mềm sẽ đáp ứng các yêu cầu đã đặt ra mà còn đảm bảo tính ổn định, bảo mật và khả năng mở rộng của hệ thống trong tương lai.

Thực hiện phát triển hệ thống

Giai đoạn thực hiện là nơi các lập trình viên bắt đầu chuyển đổi các thiết kế thành mã nguồn. Đây là bước mà phần mềm thực sự được phát triển, với việc viết code cho từng mô-đun và tích hợp chúng lại với nhau. Trong mô hình thác nước, giai đoạn thực hiện thường được tiến hành một cách tuần tự, nghĩa là các thành phần được phát triển và kiểm tra từng bước một.

Bạn có thể quan tâm một số bài viết về mô hình Phát triển phần mềm khác:
– Top các phương pháp thiết kế phần mềm phổ biến hiện nay
– SỰ KHÁC BIỆT GIỮA HAI MÔ HÌNH AGILE VÀ WATERFALL

Mọi vấn đề phát sinh trong quá trình này cần phải được xử lý ngay lập tức để đảm bảo rằng mã nguồn hoạt động như mong đợi. Lập trình viên phải tuân thủ chặt chẽ các tiêu chuẩn mã hóa, sử dụng các công cụ quản lý mã nguồn, và thường xuyên cập nhật tiến độ cho nhóm dự án. Kết quả của giai đoạn thực hiện là một phần mềm hoàn chỉnh, nhưng chưa được kiểm thử đầy đủ.

Đây cũng là giai đoạn mà tài liệu mã nguồn và hướng dẫn sử dụng ban đầu có thể được tạo ra, giúp việc bảo trì và nâng cấp sau này trở nên dễ dàng hơn. Mục tiêu chính của giai đoạn này là tạo ra một sản phẩm phần mềm hoạt động đúng theo các yêu cầu đã đặt ra trong các giai đoạn trước đó.

Kiểm thử hệ thống

Sau khi mã nguồn đã được viết xong, phần mềm cần phải trải qua một giai đoạn kiểm thử hệ thống để đảm bảo rằng nó hoạt động chính xác và không có lỗi. Kiểm thử là bước vô cùng quan trọng trong mô hình thác nước vì nó xác định xem phần mềm có đáp ứng được tất cả các yêu cầu đã đặt ra hay không.

Quá trình kiểm thử có thể bao gồm nhiều loại kiểm thử khác nhau như kiểm thử đơn vị (unit testing), kiểm thử tích hợp (integration testing), kiểm thử hệ thống (system testing), và kiểm thử chấp nhận (acceptance testing). Mỗi loại kiểm thử đều có mục đích riêng, từ kiểm tra từng phần nhỏ của phần mềm đến kiểm tra toàn bộ hệ thống trong môi trường thực tế.

Nếu phát hiện lỗi trong quá trình kiểm thử, các lập trình viên sẽ quay lại chỉnh sửa mã nguồn và phần mềm sẽ được kiểm thử lại. Quá trình này tiếp tục cho đến khi không còn lỗi nghiêm trọng nào xuất hiện và phần mềm được xác nhận là hoạt động đúng như mong đợi.

Triển khai hệ thống

Sau khi phần mềm đã vượt qua giai đoạn kiểm thử, bước tiếp theo là triển khai hệ thống. Đây là giai đoạn mà phần mềm được cài đặt và đưa vào sử dụng trong môi trường thực tế. Quá trình triển khai có thể bao gồm việc cài đặt phần mềm trên các máy chủ, cấu hình hệ thống, và đảm bảo rằng tất cả các thành phần hoạt động như mong đợi.

Đối với các dự án lớn, triển khai có thể được thực hiện theo từng giai đoạn, bắt đầu từ một phần nhỏ của hệ thống trước khi mở rộng ra toàn bộ tổ chức. Trong quá trình triển khai, có thể phát sinh một số vấn đề không được dự đoán trước, vì vậy cần có kế hoạch dự phòng để đảm bảo rằng phần mềm có thể hoạt động một cách ổn định.

Đội ngũ hỗ trợ kỹ thuật cũng cần phải sẵn sàng để xử lý bất kỳ vấn đề nào mà người dùng gặp phải trong giai đoạn này. Sau khi triển khai, phần mềm chính thức đi vào hoạt động và bắt đầu phục vụ người dùng cuối. Đây cũng là lúc mà dữ liệu thực tế bắt đầu được thu thập, phục vụ cho việc cải tiến và bảo trì hệ thống sau này.

Bảo trì hệ thống

Bảo trì hệ thống là giai đoạn cuối cùng trong quy trình phát triển phần mềm theo mô hình thác nước, và nó kéo dài trong suốt vòng đời của phần mềm. Sau khi phần mềm đã được triển khai và đưa vào sử dụng, việc bảo trì là cần thiết để đảm bảo rằng phần mềm hoạt động ổn định và tiếp tục đáp ứng các yêu cầu của người dùng.

Quá trình bảo trì có thể bao gồm việc sửa lỗi phát sinh, cập nhật phần mềm để đáp ứng các thay đổi trong yêu cầu, hoặc cải tiến hiệu suất và tính năng của hệ thống. Bảo trì cũng có thể liên quan đến việc đảm bảo tính bảo mật của phần mềm, đặc biệt là khi các mối đe dọa mới xuất hiện. Đôi khi, việc bảo trì có thể đòi hỏi phải cập nhật hoặc thay thế các thành phần của hệ thống để đáp ứng các tiêu chuẩn công nghệ mới.

Một kế hoạch bảo trì rõ ràng và chi tiết là rất quan trọng để đảm bảo rằng phần mềm luôn hoạt động tốt và đáp ứng nhu cầu của người dùng trong dài hạn. Bảo trì hệ thống cũng đóng vai trò quan trọng trong việc kéo dài tuổi thọ của phần mềm và tối ưu hóa chi phí trong quá trình sử dụng.

Ưu điểm và nhược điểm của mô hình thác nước

Ưu điểm:

• Tính rõ ràng: Quy trình phát triển theo mô hình thác nước rất rõ ràng và dễ hiểu. Mỗi giai đoạn đều có mục tiêu và kết quả cụ thể.
• Dễ quản lý: Với các giai đoạn phân chia rõ ràng, việc quản lý tiến độ và tài nguyên trở nên đơn giản hơn.
• Phù hợp với các dự án nhỏ: Đối với các dự án có yêu cầu rõ ràng và ít thay đổi, mô hình này có thể là lựa chọn phù hợp.

Nhược điểm:

• Thiếu linh hoạt: Mô hình thác nước không cho phép quay lại các giai đoạn trước nếu có sự thay đổi trong yêu cầu, dẫn đến khó khăn khi cần điều chỉnh.
• Không phù hợp với dự án phức tạp: Đối với các dự án lớn, phức tạp hoặc có yêu cầu thay đổi thường xuyên, mô hình thác nước xuyên suốt toàn dự án có thể không phải là lựa chọn tối ưu. Bởi yêu cầu và thực tế triển khai có thể có nhiều thay đổi

Bạn có biết?
Thực tế mô hình thác nước là mô hình làm việc cơ bản nhất, và là cách chúng ta làm mọi việc, các mô hình phần mềm còn lại kế thừa mô hình thác nước và phát triển thêm các khía cạnh khác trong việc quản trị dự án cho phù hợp các loại hình dự án khác nhau.

Khi nào nên sử dụng mô hình thác nước?

Mô hình thác nước phù hợp nhất với những dự án có yêu cầu rõ ràng và không có nhiều thay đổi trong suốt quá trình phát triển. Điều này đặc biệt đúng với các dự án nhỏ, có thời gian phát triển ngắn, và không đòi hỏi sự linh hoạt cao. Các dự án có sự rủi ro thấp và mục tiêu cụ thể cũng thường áp dụng mô hình này để đảm bảo tiến độ và chất lượng.

Một số bài viết nổi bật của Geneat Software:

• ➡️Dịch vụ Thiết kế phần mềm quản lý theo yêu cầu
• ➡️Thiết kế phần mềm quản lý bán hàng chuyên nghiệp, tinh gọn phù hợp nghiệp vụ
• ➡️Dịch vụ chuyển file Excel thành Phần mềm
• ➡️Thiết kế phần mềm từ Quy trình giấy