Ohjelmistoarkkitehtuurit Kevät 2012-2013 Johannes Koskinen http://www.cs.tut.fi/~ohar/ 1
11. Tuoterunkoarkkitehtuurit Johdanto Näkökulmat tuoterunkoihin perustuvaan ohjelmistokehitykseen: liiketoiminta, organisaatio, prosessi, tekninen Tuoterunkojen etuja ja ongelmia 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
Tuoterunko = yhteiseen arkkitehtuuriin ja alustaan perustuva ohjelmistojen uudelleenkäyttö Suunniteltu ja ylhäältä-alas Tuoterunkoarkkitehtuurit (Product-line Architectures): http://www.sei.cmu.edu/productlines/ http://www.sei.cmu.edu/architecture/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
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 0 1 2 3 4 Sovellusten lukumäärä 8
Liiketoimintanäkökulma Perustuu työmääräarviomenetelmiin In H.P. et al.: A quality-based cost estimation model for the product-line life-cycle. CACM 49 (2006), 85-88. 9
Esimerkki ( oikea ) Sovellusalue: videopelit Perinteinen Santelices R.A., Nussbaum M.: A framework for the development of videogames. Software Practice & Experience 31 (2001), 1091-1107. 1. peli 2. peli 3. peli työtuntia 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Kehykseen perustuva Kehyksen rakentaminen + koulutus Suorituskyky: aika +70% tila +200% 10
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
Organisaation kypsyys suhteessa arkkitehtuuriin Arkkitehtuuri selittää järjestelmää Arkkitehtuuri ohjaa järjestelmän rakentamista Arkkitehtuuri mahdollistaa erilaisten järjestelmien rakentamisen (tuoterunko) organisaation kypsyys 14
Kysyttävää?
Eri tapoja lähteä tuoterunkopohjaiseen ohjelmistokehitykseen 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 Vaatimusmäärittely Tuotevaatimukset Tuoteen toteutus Tuotekohtainen koodi Tuotekehitysprosessi 17
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
Tuoterunkoja tukevia teknologioita Komponenttiteknologiat Olioteknologiat, kehykset Mallintamisteknologiat, UML Sovellussuuntautuneet kielet, XML Tekstuaalisten ja visuaalisten kielten rakentamisympäristöt 20
Tuoterunkoarkkitehtuurit vs. DSL Vaatimukset Kääntäjä Ajettava sovellus Koodi 21
Tuoterunkoarkkitehtuurit vs. DSL Vaatimukset Kääntäjä Ajettava sovellus DSL = Domain- Specific Language DSL koodi DSL kehitin Koodi Koodi 22
Tuoterunkoarkkitehtuurit vs. DSL Vaatimukset Kääntäjä Ajettava sovellus Yhteinen arkkitehtuuri ja sovellusalueen tuki DSL = Domain- Specific Language DSL koodi DSL kehitin Koodi Koodi Koodi Alusta tuoterunkorajapinta 23
Tuoterunkoarkkitehtuurit vs. DSL Vaatimukset Kääntäjä Ajettava sovellus Yhteinen arkkitehtuuri ja sovellusalueen tuki DSL = Domain- Specific Language DSL koodi DSL kehitin Koodi Koodi Koodi Alusta tuoterunkorajapinta 24
Kysyttävää?
Sovellus Sovellus Sovellus Sovellus Sovellus Sovellus Sovellus Sovellus Kerrostyyli tuoterunkoarkkitehtuureille Sovellusalusta Arkkitehtuurialusta Resurssialusta 26
Esimerkki: EJB-pohjainen tuoterunko Tuote Talletustilien hallintajärjestelmä Sovellusalusta Arkkitehtuurialusta Pankkisovellustuki EJB: hajautettu asiakas-palvelintuki Resurssialusta Tietokantapalvelut, tietoliikennepalvelut, KJ vrt. yleinen liiketoimintajärjestelmien kerrosarkkitehtuuri 27
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
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
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
ISA arkkitehtuuri (Nokia) Veijola 1999 34
S60 Product Platform 35
Cloud http://blogs.msdn.com/ 36
http://www.ondemandbeat.com 37
http://www.calsoftinc.com/ 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
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?