11. Tuoterunkoarkkitehtuurit

Transkriptio

1 Ohjelmistoarkkitehtuurit Kevät Johannes Koskinen Tuoterunkoarkkitehtuurit Johdanto Näkökulmat tuoterunkoihin perustuvaan ohjelmistokehitykseen: liiketoiminta, organisaatio, prosessi, tekninen Tuoterunkojen etuja ja ongelmia 2 1

2 Uudelleenkäyttö opportunistinen: hyödynnetään aikaisempaa koodia, joka sattumalta sopii uuteen sovellukseen. suunniteltu: organisaatio käyttää resursseja yleisesti uudelleenkäytettävien ohjelmistojen kehittämiseen, jotka tarjoavat yrityksen alaan sopivat abstraktiot ja variaatiopisteet. oppotunistinen tapa ei toimi hyvin käytännössä alhaalta-ylös: potentiaalisesti uudelleenkäytettävät komponentit lisätään yleisesti käytössä olevaan komponenttikirjastoon, josta haetaan valmiita komponentteja uuteen sovellukseen. ylhäältä-alas: uudelleenkäytettävät ohjelmistot tehdään johonkin laajempaan kokonaisuuteen sopiviksi (esim. rajapinnat, arkkitehtuurit, kehykset) alhaalta-ylös tapa johtaa matalan tason uudelleenkäyttöön 3 Määritelmiä Tuoteperhe: joukko koordinoidusti kehitettyjä ohjelmistotuotteita, joilla on samankaltainen rakenne ja toiminta. Tuotelinja: kaikki artifaktit, välineet ja prosessit, jotka tukevat tuoteperheen jäsenten kehittämistä ja ylläpitoa. Tuoterunko, tuotealusta: tuoteperheen yhteinen ohjelmistoalusta Tuoterunkoarkkitehtuuri, tuoteperhearkkitehtuuri: tuoteperheen yhteinen arkkitehtuuri, tuoterungon arkkitehtuuri 4 2

3 Tuoterunko = yhteiseen arkkitehtuuriin ja alustaan perustuva ohjelmistojen uudelleenkäyttö Suunniteltu ja ylhäältä-alas Tuoterunkoarkkitehtuurit (Product-line Architectures): essays.html#jazayeri 5 Tuoterunkoihin pohjautuva ohjelmistokehitys Keskeiset tavoitteet: merkittävä uudelleenkäyttö, lyhyempi kehitysaika, parempi laatu vähemmillä resursseilla, yhdenmukainen ja rationalisoitu kehitysprosessi, yhdenmukaiset tuotteet Edellytykset: halutaan tuoteperhe, jolla on riittävästi yhteisiä ominaisuuksia ja hyvin ymmärretty variaatio: vaatimusten on määriteltävä soveltamisala, yhteiset vaatimukset ja variaatiopisteet Tuoterunkotyyppisiin tilanteisiin joudutaan joskus myös ilman selvää tuoteperhekonseptia: Tuntemattomat vaatimukset johtavat usein variaatiopisteisiin Avoin lähdekoodi on usein tulkittavissa tuoterunkona Tuotteista halutaan räätälöitäviä 6 3

4 Kumulatiivinen kustannus Tuoterunkoihin pohjautuvan ohjelmistokehityksen näkökulmat Liiketoimintanäkökulma Milloin tuoterunkolähestymistapa kannattaa taloudellisesti? Millaisten taloudellisten mallien pohjalta voidaan tehdä päätöksiä? Organisaationäkökulma Miten organisaatio voi omaksua tuoterunkoajattelun ja tukea tuoterunkoon pohjautuvaa kehittämistä? Prosessinäkökulma Millainen kehitysprosessi sopii tuoteperheille? Tekninen näkökulma Millaisia arkkitehtuurimalleja ja teknologioita käytetään tuoterungoille? 7 Liiketoimintanäkökulma 4C 3C takaisinmaksu perinteinen tuoterunko 2C 1C alustan rakentaminen Sovellusten lukumäärä 8 4

5 1. peli 2. peli 3. peli Liiketoimintanäkökulma Perustuu työmääräarviomenetelmiin In H.P. et al.: A quality-based cost estimation model for the product-line life-cycle. CACM 49 (2006), Esimerkki ( oikea ) Sovellusalue: videopelit Perinteinen Santelices R.A., Nussbaum M.: A framework for the development of videogames. Software Practice & Experience 31 (2001), peli 2. peli 3. peli työtuntia Kehykseen perustuva Kehyksen rakentaminen + koulutus Suorituskyky: aika +70% tila +200% 10 5

6 Uudelleenkäytön kypsyystasot Konfiguroitava tuoterunko (automaattinen tuki tuotteen rakentamiselle) Kypsyystaso Yhteinen arkkitehtuuri, variaatiopisteet (tuoterunko) Yhteinen alusta, yhteistä toiminnallisuutta Standardisoitu infrastruktuuri (yhteinen OS, DB, GUI jne.) Riippumattomat tuotteet 11 Hierarkkinen tuoterunko Jan Bosch 12 6

7 Organisaation kypsyys suhteessa arkkitehtuuriin Arkkitehtuuri selittää järjestelmää Arkkitehtuuri ohjaa järjestelmän rakentamista Arkkitehtuuri mahdollistaa erilaisten järjestelmien rakentamisen (tuoterunko) organisaation kypsyys 14 Kysyttävää? 7

8 Eri tapoja lähteä tuoterunkopohjaiseen ohjelmistokehitykseen Ø Ø Onko yrityksellä aikaisemmin ohjelmistoa kohdealueella? Tehdäänkö tuoterungon kehittely vähitellen vai yhdellä kertaa? Muunnetaan olemassa olevia komponentteja yleisemmiksi Korvataan olemassa olevat komponentit tuotealustalla Kehitetään uusi tuotealusta asteittain kasvavalle tuoteperheelle (ei olemassa olevaa ohjelmistoa) Kehitetään uusi tuotealusta heti koko suunnitellulle tuoteperheelle (ei olemassa olevaa ohjelmistoa) 16 Tuoterunkoprosessi Vaatimusmäärittely sisältyy Sovellusalueen käsitemalli Muunneltavuusvaatimukset, piirremalli Yhteiset vaatimukset Alustan suunnittelu Alustakehitysprosessi Tuoterunkoarkkitehtuuri Tuoterunkorajapinta Arviointi Alustan toteutus Alusta Variaationhallinta Tuote Vaatimusmäärittely Tuotekehitysprosessi Tuotevaatimukset Tuoteen toteutus Tuotekohtainen koodi 17 8

9 Vaatimukset ja suunnittelupäätökset Viime kädessä hankintasopimus määrittelee vaatimukset, kaikki sen jälkeen tulevat päätökset ovat suunnittelua Tuoterungon tapauksessa ei yleensä ole hankintasopimusta, vaan tuoterunko tehdään yrityksen sisäiseen käyttöön (erityisesti) tuoterungon tapauksessa ei selvää eroa vaatimusten ja suunnittelun välillä: myös vaatimukset suunnitellaan 18 Tuoterunko-organisaatio Tuoterungon mahdollisuudet Tuoterungon mahdollisuudet Sovellusalueen ymmärrys Arkkitehtuuriosaaminen Abstrahointikyky Teknologiatuntemus Kommunikaatiokyvyt Markkinointi Asiakkaan tarpeet Tuoterungon ymmärtäminen, sitoutuminen, puolustaminen ( Champion ) Johto Vaatimukset Tuotteen ominaisuudet Asiakas Tuotteen ymmärrys Asiakkaan tarpeiden ymmärrys Komponenttipohjainen kehitys Räätälöintikyky Toteutustekniikoiden tuntemus Tuoterunko ryhmä Komponentit Päivitykset Vaatimukset Mahdollisuudet Tuoteryhmät Tuotteet Palaute 19 9

10 Tuoterunkoja tukevia teknologioita Komponenttiteknologiat Olioteknologiat, kehykset Mallintamisteknologiat, UML Sovellussuuntautuneet kielet, XML Tekstuaalisten ja visuaalisten kielten rakentamisympäristöt 20 Perinteinen Tuoterunkoarkkitehtuurit vs. Vaatimukset Kääntäjä Ajettava sovellus Koodi 21 10

11 Tuoterunkoarkkitehtuurit vs. Vaatimukset Kääntäjä Ajettava sovellus Perinteinen = Domain- Specific Language Koodi koodi kehitin Koodi 22 Tuoterunkoarkkitehtuurit vs. Vaatimukset Yhteinen arkkitehtuuri ja Kääntäjä Ajettava sovellusalueen tuki sovellus Perinteinen = Domain- Specific Language Koodi koodi kehitin Koodi Koodi Alusta Tuoterunko tuoterunkorajapinta 23 11

12 Tuoterunkoarkkitehtuurit vs. Vaatimukset Yhteinen arkkitehtuuri ja Kääntäjä Ajettava sovellusalueen tuki sovellus Perinteinen = Domain- Specific Language Koodi koodi kehitin Koodi Koodi Alusta Tuoterunko tuoterunkorajapinta 24 Kysyttävää? 12

13 Kerrostyyli tuoterunkoarkkitehtuureille Sovellus Sovellus Sovellus Sovellus Sovellus Sovellus Sovellus Sovellus Sovellusalusta Arkkitehtuurialusta Resurssialusta 26 Esimerkki: EJB-pohjainen tuoterunko Tuote Talletustilien hallintajärjestelmä Sovellusalusta Arkkitehtuurialusta Resurssialusta Pankkisovellustuki EJB: hajautettu asiakas-palvelintuki Tietokantapalvelut, tietoliikennepalvelut, KJ vrt. yleinen liiketoimintajärjestelmien kerrosarkkitehtuuri 27 13

14 Harjoitus Oletetaan, että aikaisemmin esimerkkinä ollut auton monitorointijärjestelmä halutaan muuntaa tuoterungoksi, jonka avulla voidaan luoda monitorointijärjestelmiä erilaisille ajoneuvoille. Anna tällaiselle tuoterungolle kerrosarkkitehtuuri nelikerrosarkkitehtuurimallin mukaisesti. 28 CANBus CANFilter MessageDispatcherIF XMLMsg Message Dispatcher Msg type(): MsgType Component receive(msg) send(msg) register(msgtype,component) BrakeViewIF update() Brake- View BrakeModelIF BrakeController handleevent(event) BrakeState recordusage checkcondition register(view) getstate() setstate() GSMComp sendreport DBAccess 29 14

15 Harjoitus Sovellus Sovellusalusta Arkkitehtuurialusta Resurssialusta 30 Kerrostyyliin perustuvan tuoterungon suunnittelu 1. Päätä yleiset tukipalvelut ja suunnittele niiden abstrahointi 2. Päätä perusarkkitehtuurityyli ja suunnittele sen tarvitsema infrastruktuuri (esim. viestinvälitys, asiakas-palvelin) 3. Suunnittele tuoteperheen yhteiset komponentit ja variaatiopisteiden toteutus 4. Huom: joku kerroksista voi myös puuttua tai olla hyvin ohut 31 15

16 Kerrosarkkitehtuuri auttaa hallitsemaan tuoterunkoa Mihin osiin vaikuttavat tietokantamuutokset? Miten varmistutaan, että ei muuteta tuoterungon perusarkkitehtuuria? Miten varmistutaan, että ei tuoda yksittäiseen tuotteeseen liittyviä asioita perusarkkitehtuuriin? Miten varmistutaan, että ei sotketa tuotekohtaisia asioita sovellusaluekohtaisiin asioihin? Mitkä osat vaikuttavat eniten laatuominaisuuksiin? Mitä osia on (todennäköisesti) muutettava, jos laatuvaatimukset muuttuvat? 32 Esimerkkejä tuoterungoista Kännykkäalustat Vakuutusjärjestelmäalustat Pankkijärjestelmäalustat Tietokone- ja kännykkäpelialustat Koneenohjausjärjestelmäalustat 33 16

17 ISA arkkitehtuuri (Nokia) Veijola S60 Product Platform 35 17

18 Cloud

19 38 Tuoterunkojen etuja ja ongelmia Etuja: Pitkälle viety koodin, osaamisen uudelleenkäyttö Nopeutunut tuotesykli Tuottavuuden kasvu pitkällä tähtäyksellä Tuotteiden standardointi Kehitysprosessien ja työkalujen standardointi Laadun paraneminen Tukee nopeaa protoilua 39 19

20 Potentiaalisia ongelmia Henkilökunnan vaihtuvuus: motivointi, asiantuntemus, gurukeskeisyys Jäykistää kehitystä Konfliktit alusta vastaan tuotteet (kattavuus, aikataulut, resurssit ym.) Konfliktit tuotteiden haluttujen ominaisuuksien välillä Tuotantoviive: ensimmäinen tuote kestää kauan Testaus: miten testataan tuoterunko? Tuoterungon fokuksen katoaminen Kvartaaliekonomia 40 Kysyttävää? 20