Softwarequalität: Einfluss der Architektur

Umsichtig planen, robust bauen

iks Thementag

„Mehr Softwarequalität – Best practices für alle Entwicklungsphasen“

19.06.2012

Autor:
Christoph Schmidt-Casdorff

Agenda

Softwarearchitektur

Architekturkonformität

Architekturdokumentation

Nicht-funktionale Anforderungen

Bewertung der Softwarearchitektur

Best practices

iks Thementag: „Mehr Softwarequalität“ - Umsichtig planen, robust bauen Seite 3 / 36

Agenda

Softwarearchitektur





Best practices


Softwarearchitektur

Softwarearchitektur ist eine Rolle

Gibt Struktur
– Strukturen, Komponenten, Schnittstellen, Beziehungen

Besteht aus verschiedenen Sichten

Unterstützt Übergang von Analyse zur Realisierung

Kümmert sich um nicht-funktionale Anforderungen (NFA)

Kommunikationsbasis

Muss dokumentiert und bewertet werden
– Ebenso wie Requirements Engineering

nach [Starke]

Softwarearchitektur und Qualität

Softwarearchitektur gibt Strukturmerkmale der Software vor
– Wird diese Struktur eingehalten?
 interne Softwarequalität

Softwarearchitektur stellt die Umsetzung nicht-funktionaler
Anforderungen sicher
– Werden die NFA erfüllt?
 externe Softwarequalität

Qualität der Softwarearchitektur selbst
– Wie gut ist die Softwarearchitektur (und ihre Dokumentation)?
 interne Qualität


Agenda

Softwarearchitektur





Best practices



Ist die Software architekturkonform ?
– Einhaltung der Architekturaspekte
– Einhaltung von Schichtenmodellen
– Einhaltung von Komponentenschnittstellen

Architekturkonformität ist ein Qualitätsmerkmal
– Beeinflusst die Qualitätseigenschaften:
• Änderbarkeit (massiv), Effizienz, Übertragbarkeit

 Architekturkonformität ist interne Qualität


Einhaltung der Architekturkonformität

Architekturkonformität lässt sich nur schlecht am
Produkt messen
– Es fehlen geeignete Werkzeuge
– Ansätze: siehe [Sotograph]
– Eigenentwicklung via Aspektorientierung

 Verbesserung der Prozessqualität
– Information
– Schulung
– Reviews in jeder Form


Agenda

Softwarearchitektur





Best practices



Dokumentiert Architektur aus allen relevanten Perspektiven

Perspektiven sind
– Fachseite
– Betrieb
– Entwicklung
– Kurz: alle Stakeholder

Es gibt einen zentralen Einstieg für die Architekturdokumentation

Je nach Perspektive u.U. unterschiedliche Medien
– Dokumente, Slides, Wiki, Webcast, …..



Glossar
Kontext
Qualitätsmerkmale
Sichten
– Bausteinsicht
– Laufzeitsicht
– Verteilungssicht / Infrastruktursicht
Architekturentscheidungen
… u.v.a

siehe [Arc42] , [Starke]


Architekturdokumentation und Qualitätsmerkmale

Qualitätsmerkmale sind vergleichbar zum Requirements
Engineering
– Aktuell
– Wartbar
– …

Qualität der Architekturdokumentation
– Wird mit gleichen Mitteln wie im Requirements Engineering
sichergestellt
– Review Verfahren usw.

siehe [Arc42], [Starke]


Best practices: Architekturdokumentation

Dokumentieren Sie Ihre Architektur
– Einstieg mit [Arc42]

Dokumentieren Sie Ihre Architekturentscheidungen
– Auch und gerade die Negativentscheidungen

Halten Sie die Architekturdokumentation am Leben


Agenda

Softwarearchitektur





Best practices


Nicht-funktionale Anforderungen (nach [Bass+])

... haben großen Einfluss auf die Architektur

... müssen möglichst früh in den Architekturentwurf einfließen

... sind Qualitätsmerkmale
– Beziehen sich auf Qualitätsmerkmale aus bekannten
Qualitätsmodellen
– Benötigen Metriken zur Bewertung


Qualitätsmerkmale für nicht-funktionale
Anforderungen
Verfügbarkeit
Veränderbarkeit
– Kosten von Veränderungen am System
Performance
Sicherheit
Testbarkeit
Usability
u.v.a. …

Siehe ISO 9126



Architektur ermittelt die konkreten Anforderungen an
einzelne Qualitätsmerkmale

Architektur setzt Rahmenbedingungen für die Entwicklung

Architektur tariert widersprüchliche Anforderungen aus

Architektur definiert Metriken zur Messung



System bedient 1.000 Nutzer mit einer Antwortzeit < 1 sec
– Genaue Systemumgebung muss noch festgelegt werden !!!

Neues Feature der Art XYZ wird in weniger als 30 PT umgesetzt

System hat eine Verfügbarkeit von 99%
– Auf welche Bezugsgrößen gründen sich 99% ?

System muss eine Eingabedatei von 10 GB in < 2 min verarbeiten

 Anforderungen werden in Qualitätsszenarien erfasst *
– Qualitätsszenarien liefern immer eine Metrik
– Qualitätsszenarien sind formalisiert
* [Bass+], [Starke]


Qualitätsszenarien

Erfassen Sie …
– in welchem Kontext
– in welchem Umfang
– wodurch ausgelöst
– unter welchen Rahmenbedingungen
– mit welchen messbaren Ergebnissen
das Qualitätsmerkmal gefordert wird

 Nutzen Sie Qualitätsszenarien zur Ermittlung Ihrer Anforderungen


Beispiel eines Qualitätsszenarios

… für das Qualitätsmerkmal Veränderbarkeit Reaktion auf
Auslöser
Auslöser

Betroffene
Quelle – Artefakte Messung nach
wer löst aus erfolgter
Reaktion

Best practices: Qualitätsziele

Ermitteln und dokumentieren Sie Qualitätsziele
– Werden NFA nicht in der Architektur beachtet, dann
wahrscheinlich gar nicht mehr

Stimmen Sie die NFA mit den Stakeholdern ab
– Diesen sind die Auswirkungen auf Umfang und Kosten
oft nicht klar
– Widersprüchliche Anforderungen müssen austariert werden


Strategien für NFA

Es gibt einen Zusammenhang zwischen Architekturpattern
und NFA

Es gibt eine Sammlung an Strategien zur Erreichung von NFA
– tactics nach [Bass+] sind Architekturentscheidungen
– Checkliste zur Ermittlung der richtigen tactics in [Bass+] Kap 5


Beispiel für tactics des Qualitätsmerkmals Verfügbarkeit

[Bass+]


Attribute Driven Design (ADD)

Methodische Verfeinerung der Architektur unter Berück-
sichtigung der Qualitätsmerkmale
– Siehe [Bass+], [KRU]

Schritte im Groben :
1. Modul bestimmen
2. NFA des Moduls ermitteln
3. Architekturentscheidung treffen
4. Auswirkungen dieser Entscheidungen verändern Module
 Verfeinerung -> zurück (1.)

[Bass+]


Best practices: Qualitätsmerkmale und Architektur

Erfassen Sie Qualitätsmerkmale
– Best practices: als Qualitätsszenario
– Gehen Sie systematisch vor
– Dokumentieren Sie Ihre Anforderungen

Leiten Sie aus den Qualitätsszenarien Strategien ab
– Es existieren Checklisten von Strategien (tactics)
– Dokumentieren Sie den Einsatz von tactics


Agenda

Softwarearchitektur





Best practices


Architekturbewertung

Architekturbewertung ist ein Evaluationsprozess
– Setzt im wesentlichen auf Review-Techniken
• Zu Reviews: Siehe Requirements Engineering
– Strukturiert und formalisiert

Unterscheidet sich von der Bewertung der Architektur-
dokumentation
– Siehe [NORD+]


Architekturbewertung

Architekturbewertung stützt sich auf Architektur-
dokumentation

Stakeholder und Projektsprecher
– Sind die wichtigsten Rollen (neben Reviewern)

Architekturbewertung beschäftigt sich mit:
– Prüfung der Qualitätsanforderungen
– Ermittlung der Architekturentscheidungen
– Welche Architekturentscheidung wirkt auf welches
Qualitätsmerkmal?


Ergebnisse der Architekturbewertung

Sind die Voraussetzungen für eine Bewertung gegeben
– Gibt es verantwortlichen Architekten?
– Ist Architektur dokumentiert?
– Sind Stakeholder in das Review eingebunden?

Bewertungen auf Basis von Qualitätsszenarien:
– Welche Risiken bringt diese Entscheidung mit sich?
– Welche Architekturentscheidung stützt dieses Szenario?
– Welche anderen Anforderungen werden beeinflusst?

Dokumentation, Transparenz und Abstimmung


Überblick über Methoden

Architecture Tradeoff Analysis Method (ATAM) *

Software Architecture Review and Assessment (SARA) **

… sind iterativer Prozesse zur Architekturbewertung
Basieren auf der Auswertung von Qualitätsszenarios
Beziehen Stakeholder mit ein

* [Bass+], [SEI], **[KRU]


Agenda

Softwarearchitektur





Best practices


Best practices: NFA

Sichern Sie die Qualität Ihrer Architektur
– Architekturentscheidungen sind weitreichend
• Falsche Entscheidung haben große Auswirkungen

Setzen Sie Qualitätsszenarien zur Ermittlung von NFA ein
– Erfassen und qualifizieren Sie NFA
– Treffen Sie bewusst die Architekturentscheidungen
– Beziehen Sie die Stakeholder mit ein


Referenzen

[ADD]
http://www.sei.cmu.edu/reports/06tr023.pdf

[Arc42]
http://www.arc42.com/index.html

[Bass+]
Software Architecture in Practise, L.Bass, P.Clements, R.Kazman
ISBN-13: 978-0321815736

[KRU]
http://kruchten.com/philippe/architecture/SARAv1.pdf


Referenzen

[NORD+]
http://repository.cmu.edu/sei/280

[SEI-2007]
http://www.sei.cmu.edu/library/abstracts/reports/07tr002.cfm

[Starke]
Effektive Softwarearchitekturen: Ein praktischer Leitfaden, Gernot Starke
ISBN-13: 978-3446427280


Weiterführende Literatur

[SEI]
http://www.sei.cmu.edu/architecture/

[SOTOGRAPH]
http://www.hello2morrow.com/products/sotograph

[MSDN]
Microsoft Application Architecture Guide, Kap 16
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ee658094.aspx


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