Yleisiä asioita Oliokirja:http://www.cs.tut.fi/~kk/Ohjelmistoarkkitehtuuri.pdf Tenttipäivä 7.5. Tallennukset, jospas tänään onnistaisi Viikkoharkat löytyvät IDLEstä (TTY), kurssin kotisivuilta/paikallisilta sivuilta, muut yliopistot Harkat alkavat ensi viikolla Vuorovaikutusta / vastailumahdollisuus luennoijan kyselyihin http://m31.screen.io/ohar 1
1 Johdanto 1.1 Mikä on ohjelmistoarkkitehtuuri? 1.2 Ohjelmistoarkkitehtuuri ja laatuvaatimukset 1.3 Katsaus ohjelmistotuotannon kehittymiseen 1.4 Miksi ohjelmistoarkkitehtuuri on tärkeä 1.5 Ohjelmistoarkkitehtuuri ja ohjelmistokehitysprosessi 1.6 Ohjelmistoarkkitehtuuri ja organisaatio 1.7 Ohjelmiston osittaminen 1.8 Toteutusalustan arkkitehtuuri 1.9 Yhteenvetoa 2
1.3 Katsaus ohjelmistotuotannon kehittymiseen
Ohjelmointi Vaatimukset Ohjelmointikieli Vaatimusten toteutus ohjelmointikielellä Ohjelma Programming-in-the-small Ongelma: Ohjelmointikielen hallinta Ratkaisu: Ohjelmointiympäristöt 4
Järjestelmäkehitys Vaatimukset Ohjelmointikieli Programming-in-the-large Ongelma: Riippuvuuksien hallinta Ratkaisu: Arkkitehtuuri Komponent Komponent Komponent Komponentti 5
Ohjelmistotuotanto Vaatimukset Ohjelmointikieli Prosessi Programming-in-the-many Ongelma: Ihmisten hallinta Ratkaisu: Prosessi Komponent Komponent Komponent Komponentti 6
Hajautetut järjestelmät Vaatimukset Ohjelmointikieli Prosessi Ongelma: Järjestelmän hajauttaminen, rinnakkaisuus Ratkaisu: Arkkitehtuuri Komponent Komponent Komponent Komponentti Rinnakkaiset laitealustat 7
Mallipohjainen ohjelmistotuotanto Vaatimukset Ohjelmointikieli malli malli malli Model-driven development Ongelma: Monimutkaisuuden hallinta Ratkaisu: Abstraktio, mallintaminen, arkkitehtuuri Komponent Komponent Komponent Komponentti 8
Model-Driven Development (MDD) Bran Selic 9
Tuoteperheet Vaatimukset malli Ohjelmointikieli Ohjelmointialusta malli Ongelma: Muunneltavuuden hallinta Ratkaisu: Arkkitehtuuri + prosessi malli Komponent Komponent Komponent Komponentti 10
Globaali ohjelmistokehitys Vaatimukset malli Ohjelmointikieli Ohjelmointialusta malli Ongelma: Työn hajauttaminen Ratkaisu: Arkkitehtuuri + prosessi malli Komponent Komponent Komponent Komponentti 11
Liiketoimintapalvelut Palvelut Vaatimukset malli Ohjelmointikieli Ohjelmointialusta malli malli Ongelma: Integrointi liiketoimintaan Ratkaisu: Arkkitehtuuri (SOA) Komponent Komponent Komponent Komponentti 12
Ohjelmistotuotanto tänään Liiketoimintapalvelut Vaatimukset malli Ohjelmointikieli Ohjelmointialusta malli malli Komponent Komponent Komponent Komponentti Ohjelmistoarkkitehtuuri on avain - komponentien välisten suhteiden hallintaan - järjestelmien monimutkaisuuden hallintaan - ohjelmistojen muunneltavuuden hallintaan - ohjelmistokehityksen ja laskennan hajauttamiseen - liiketoimintaintegrointiin 13
Taloussanomat 2.9.2005 14
Kysyttävää?
Miksi ohjelmistoarkkitehtuuri on tärkeä? 16
Miksi ohjelmistoarkkitehtuuri on tärkeä? Tarjoaa abstraktiotason, jolla monet keskeiset järjestelmän kehittämiseen liittyvät ongelmat ratkaistaan Keskeinen kommunikoinnin väline ohjelmiston elinkaaren aikana: määrittelee ja nimeää järjestelmän keskeiset osat, ratkaisut, käsitteet Arkkitehtuuri antaa rajat ja helpottaa (tai tekee mahdolliseksi) järjestelmän rakentamista, testausta, ylläpitoa ja uudelleenkäyttöä Ensimmäinen analysoitavissa oleva järjestelmän esitysmuoto: järjestelmää voidaan testata ennen toteutusta 17
Mitä seurauksia epäonnistuneella ohjelmistoarkkitehtuurilla on/voi olla? 18
Epäonnistuneen ohjelmistoarkkitehtuurin seurauksia järjestelmää ei pystytä toteuttamaan järjestelmä ei valmistu suunnitellussa ajassa järjestelmä ei skaalaudu järjestelmä on tehoton järjestelmää on vaikea testata järjestelmää on vaikea ylläpitää järjestelmää ei pystytä uudelleenkäyttämään järjestelmää ei pystytä siirtämään toiseen ympäristöön 19
Mitkä syyt voivat johtaa epäonnistuneeseen arkkitehtuuriin? 20
Syitä epäonnistuneeseen arkkitehtuuriin - huono kommunikaatio - arkkitehtuurin kannalta olennaisia vaatimuksia ei ole otettu huomioon - arkkitehti on kokematon tai heikkotahtoinen - johdolta tuleva painostus - kehitysprosessi ei tue arkkitehtuuria - arkkitehdiltä puuttuu kohdealueen tuntemus - muita? 21
Kysyttävää?
Ohjelmistoarkkitehtuuri ja ohjelmistokehitysprosessi
Arkkitehtuurin kehittäminen Laatuvaatimukset Arkkitehtuurin kannalta merkittävät vaatimukset Vaatimusanalyysi Keskeiset toiminnalliset vaatimukset Ympäristövaatimukset Alustava arkkitehtuurisuunnittelu Alustava arkkitehtuuri Laatuvaatimuksen huomiointi Rajoitteet Yleisten ratkaisumallien soveltaminen Arkkitehtuurimuunnos ei OK OK Toissijaiset toiminnalliset vaatimukset Kaikki käsitelty Inkrementaalisuus, agile: pienin toteutettavissa oleva arkkitehtuuri -> toteutus Yksityiskohtainen suunnittelu Arkkitehtuurin arviointi Arkkitehtuuri 24
Arkkitehtuurin kannalta merkittävät vaatimukset Keskeiset toiminnalliset vaatimukset (mitä järjestelmä tekee) - Usein lähtökohta arkkitehtuurin suunnittelulle Laatuvaatimukset (miten tehdään) vaikuttavat tyypillisesti olennaisesti arkkitehtuuriin ( ei-toiminnalliset vaatimukset ) - Esim. suorituskyky, muunneltavuus, skaalautuvuus, hinta, ylläpidettävyys, siirrettävyys, uudelleenkäytettävyys jne. Kehitysympäristövaatimukset - Järjestelmä on pystyttävä järkevästi kehittämään tietyssä organisaatiossa (esim. hajautettu kehitys) Suoritusympäristövaatimukset - Esim. sulautetun järjestelmän laiteympäristö Ympäristövaatimukset Rajoitteet - Esim. tietyn teknologian sanelemat 25
Laatuvaatimusten yhteentörmäys Piirrerunsaus, nopeasti saatavilla, yhteensopivuus Suorituskyky, luotettavuus, käytettävyys Muunneltavuus, testattavuus Loppukäyttäjä Kustannus, resurssitarve Markkinointi Ylläpitäjä Hinta, stabiilisuus, toimitusvarmuus, Johto Arkkitehti Asiakas 26
Arkkitehtuurin arviointi Monet ohjelmiston laatuominaisuudet olisivat pääteltävissä jo arkkitehtuurikuvauksesta (esim. tiukka kerrosarkkitehtuuri -> suorituskykyongelmat) Arkkitehtuurin arviointi = laatuvaatimusten tarkennus + arkkitehtuurin arviointi tarkennettuja laatuvaatimuksia vasten (esim. ATAM) Arkkitehtuurin arviointi on ohjelmiston testaamista sen ensimmäisen täsmällisen kuvauksen perusteella 27
Arkkitehtuurin kehittäminen 28
Tehdään arkkitehtuuri up-front Analysis Product Backlog Architecture design Backlog retrospective review Potentially shippable product increment 2-4 weeks Backlog Potentially shippable product increment 2-4 weeks Backlog Delivered product 29
0 Analysis Product Backlog 0 retrospective review Architecture, development environment, etc.. 2-4 weeks Backlog Potentially shippable product increment 2-4 weeks Backlog Delivered product 30
Arkkitehtuuri sprinteissä Analysis Product Backlog Backlog retrospective review Architecture design Potentially shippable product increment 2-4 weeks Architecture design Backlog Potentially shippable product increment 2-4 weeks Architecture design Backlog Delivered product 31
Erillinen arkkitehtuuritiimi Analysis Product Backlog XOR Architecture team Backlog retrospective review Potentially shippable product increment 2-4 weeks Backlog Potentially shippable product increment 2-4 weeks Backlog Delivered product 32
Vaatimukset Arkkitehtuurin kannalta merkittävät vaatimukset on yleensä priorisoitu - Tyypillisesti yksi tai kaksi laatuvaatimusta dominoi arkkitehtuuria, vähemmän tärkeiden täytyy mukautua Vaatimusten ja arkkitehtuuriratkaisujen yhteyden säilyttäminen olennaista - Kuinka järjestelmä täyttää arkkitehtuurin kannalta merkittävät vaatimukset, erityisesti laatuvaatimukset Vaatimukset muuttuvat järjestelmän elinkaaren aikana - Walking on water and developing software from specifications are easy tasks when both are frozen (E. Bevard) 33
Kysyttävää?
Ohjelmistoarkkitehtuuri ja organisaatio liiketoimintayksikkö järjestelmä ryhmä alijärjestelmä henkilö henkilö komponentti komponentti Conwayn laki: arkkitehtuurin rakenne = organisaation rakenne 35
Ohjelmiston osittaminen Perusteena voi olla: toiminnallisuus yleisyys hajautus muutosherkkyys intressi, huolenaihe (concern)... huolenaihe 36
Läpitunkeva toiminta (cross-cutting concerns) Loki Turvallisuus Koodi Koodi Sessiot Turvallisuus Loki Loki Turvallisuus Turvallisuus Koodi Koodi Sessiot Sessiot Loki 37
Aspektit Loki Turvallisuus Koodi Koodi Sessiot Koodi Koodi Loki Turvallisuus Sessiot 38
1.8 Toteutusalustan arkkitehtuuri Toteutusalusta pakottaa sovellukselle usein tietyn arkkitehtuurin Sovellus rakennetaan tämän arkkitehtuurin ehdoilla Sovelluskehityksen keskeinen kysymys on miten vaatimukset saadaan toteutettua alustan tarjoamilla välineillä Esimerkiksi: Miten vaatimukset toteutetaan J2EE-alustalla? Miten vaatimukset toteutetaan.net-alustalla? Miten vaatimukset toteutetaan Qt-alustalla? 39
Kehitys kulkee kohti arkkitehtuuritason toteutusvälineitä Toteutusvälineet: ohjelmointikieli ohjelmistoarkkitehtuuri Muuttujat Aliohjelmat Luokat Komponentit Alustat Ekosysteemit 40
Arkkitehtuuriperustainen ohjelmointi, mitä vaatimuksia tämä asettaa ohjelmistoarkkitehtuurille? 41
Mitä vaatimuksia tämä asettaa ohjelmistoarkkitehtuurille? Kun ohjelmistoarkkitehtuuri on osa toteutusvälineistön kuvausta, sen tulee olla: geneerinen: sopiva monille sovelluksille tavallisen ohjelmoijan ymmärrettävissä kuvattu täsmällisesti ja kattavasti kuvattu käyttäjän (so. sovellusohjelmoijan) kannalta 42
Yhteenvetoa Ohjelmistoarkkitehtuuri on järjestelmän keskeisiä ratkaisuja koskeva kuvaus, joka mahdollistaa järjestelmän hallinnan sen elinkaaren aikana Ohjelmistoarkkitehtuurilla ja ohjelmiston laadulla on kiinteä yhteys: arkkitehtuuri on suuressa määrin laatuominaisuuksien tukemista Ohjelmistokehityksestä on tullut arkkitehtuurikeskeistä: monet lähestymistavat ja teknologiat perustuvat tai liittyvät läheisesti arkkitehtuuriin 43
Tehtävä Tietokoneita myyvä yritys TietoMyyrä on laajentamassa toimintaansa verkkoon. Uuden toimintamallin mukaan asiakkaat voivat tilata TietoMyyrältä valmiita konepaketteja ja noutaa valmiit koneet TietoMyyrän toimistolta. Olette voittaneet tarjouspyynnön ja saaneet tilauksen TietoMyyrän verkkokauppasovelluksesta. Mitkä asiat vaikuttavat järjestelmän arkkitehtuuriin? 44
Kysyttävää?