Software Produktlinien: Einführung und Überblick (Vortrag)

C A R LV O N

O S S I E T Z K YSoftware Produktlinien:Einfuhrung und Uberblick

Johannes Diemke

Vortrag im Rahmen des SeminarsSoftware System Engineeringim Wintersemester 2007/2008

Ubersicht

1 Motivation

2 Systematische Wiederverwendung

3 Software ProduktlinienSystemartefakteProduktraumVariablitat

Produktraum-VariablitatVariationspunkte

Produktlinien-ArchitekturProduktlinien-Prozesse

Domain EngineeringApplication EngineeringManagement

4 Fazit

Johannes Diemke Software Produktlinien 13. Februar 2008 2/23

Motivation

Probleme der Software-Technik

Steigende Komplexitat und Große zu entwickelnder Softwaresysteme

Softwaresysteme sollen immer leistungsfahiger, zuverlassiger,komplexer, gleichzeitig aber immer gunstiger in Produktion undWartung, sowie schneller in Entwicklung und Auslieferung werden

Eine Losung

Die systematische Wiederverwendung ermoglicht es diese scheinbarunvereinbaren Ziele zu erreichen

Insbesondere stellt die Entwicklung von Software Produktlinien einender leistungsfahigeren Ansatze der systematischenWiederverwendung dar


Systematische Wiederverwendung

Wiederverwendung

Ein schon lange verfolgter Ansatz, dessen Nutzen relativ fruh auchfur die Software-Technik erkannt wurde

Es werden, wie bei den meisten anderen technischen Disziplinen, imEntwurfsprozess vorgefertigte Komponenten genutzt

Vorteile der Wiederverwendung:

I geringere EntwicklungskostenI hohere ZuverlassigkeitI beschleunigte Entwicklung

Systematische Wiederverwendung

Um eine systematische Wiederverwendung zu erreichen, muss dieseallerdings fruhzeitig in den Entwurfsprozess mit einbezogen werdenund richtig geplant sein


Software Produktlinien

Grundlage

Softwarehersteller spezialisieren sich haufig auf spezielleAnwendungsdomanen und entwickeln fur diese eine Menge vonProduktvarianten (Produktfamilie)

Produktvarianten haben aber naturgemaß eine gemeinsameGrundstruktur und eine Vielzahl ahnlicher Eigenschaften

Ziel des Produktlinien Ansatzes

Ausnutzung des vorhandenen Wiederverwendungspotentials einerProduktfamilie, indem die dazu notige Infrastruktur geschaffen wird



Definition

Eine Software Produktlinie (SPL) ist eine Menge von softwareintensivenSystemen, die sich eine Reihe von Systemartefakten teilen, einerspeziellen Anwendungsdomane angehoren und eine gemeinsamesystemspezifische Architektur besitzen. Jedes dieser Systeme ist auf dieeine oder andere Art spezialisiert, der gemeinsame Kern der Systeme wirdjedoch jedesmal wiederverwendet.

Software Produktlinien Ansatz

Erstellung einer Menge von softwareintensiven Systemen auf Basiseiner Menge gemeinsam genutzter Systemartefakte

Systematische Wiederverwendung wird dabei von Anfang an in denEntwurfsprozess mit einbezogen



Systemartefakte

Konkrete Produktvarianten werden im Produktlinien-Ansatz durchdas Auswahlen und Anpassen von Systemartefakten erzeugt

Systemartefakte sind die Grundbausteine der Produktlinie zurErstellung von Produktvarianten

Mogliche Systemartefakte:

I wiederverwendbare SoftwarekomponentenI SoftwarearchitekturenI ModuleI FrameworksI Plattformdienste

Eine besondere Bedeutung kommt den Softwarearchitekturen zu,welche erst eine Wiederverwendung und Organisation der anderenSystemartefakte ermoglichen



Systemartefakte (Forts.)Mindestens genauso wichtig sind Systemartefakte die Erfahrungenund das angesammelte strategische Wissen der Anwendungsdomanewiederspiegeln:

I GeschaftsmodelleI AnforderungsspezifikationenI ProjektplaneI BudgetsI TestfalleI domanenspezifische MusterI Prozesse und Richtlinien

Jedes erstellte Systemartefakt ist ein Teil der Software Produktlinieund wird in einem Artefaktkatalog inventarisiert



Systemartefakte (Forts.)

Die Systemartefakte, mit den fur eine Produktvarianteproduktspezifischen Entscheidungen, dienen im Produktionsprozessals Basis zur Erstellung neuer Produktvarianten

ProduktionsprozessSystemartefakte Produktvarianten

produktspezifischeEntscheidungen



ProduktraumDefiniert Umfang einer Software Produktlinie

I Auflistung und Beschreibung der zu der Software Produktliniegehorenden Produktvarianten

I Dokumentation der Anforderungen und Unterschiede zwischeneinzelnen Produktvarianten

Identifikation von Gemeinsamkeiten zwischen den Produktvariantender Produktlinie

I Produkt×Feature-Tabellen

Darstellung von Abhangigkeiten zwischen den einzelnen Features

I Feature-Graphen



VariablitatProduktvarianten einer Software Produktlinie zeichnen sich durcheine Vielzahl gemeinsamer und variierender Features aus

I Variablitatsaspekte spielen bei der Entwicklung von SoftwareProduktlinien eine ubergeordnete Rolle

Unter Variablitat wird im Allgemeinen die Moglichkeit verstanden,Systeme oder Komponenten zu andern und an individuelleBedurfnisse anzupassen.

Bei Produktlinien bezeichnet sie die Unterschiede derProduktvarianten und definiert den Rahmen, in dem diese durchSelektion von Systemartefakten individuell angepasst werden konnen

Tritt in unterschiedlichster Form auf:

I Unterstutzung mehrerer BetriebssystemeI komplexe Anpassung von Systemartefakten



Produktraum-VariablitatBeschreibung der Variablitat des Produktraums

I Feature×Produkt-TabellenI Feature-Graphen

Definition

Features beschreiben Merkmale der Software Produktlinie, dieGemeinsamkeiten und Unterschiede der einzelnen Produktvariantendarstellen.

Features lassen sich weiter klassifizieren in:

I externe FeaturesI notwendige FeaturesI optionale Features



Produktraum-Variablitat (Forts.)

Beschreibung eines Produktraums einer Software Produktlinie zurErstellung mehrerer Varianten eines Mail-Clients mit Hilfe einesFeature-Graphen:

« external »linux

Mail Client

« external »Type Message

« external »TCP Connection Receive Message Runtime Platform

« external »win32IMAP

« external »vi

Pop3EditSignature

Send Message

« external »Emacs Internal Editor

runtimeruntime

runtime

compiletime

or specialization composition

xor specialization optional feature



Variationspunkte

Produkt- und systemumgebungsspezifische Variablitat wird durch sogenannte Variationspunkte abgebildet

Variationspunkte sind Punkte im Entwicklungsablauf, an denenEntwurfsentscheidungen bezuglich der Variablitat getroffen werdenmussen, um eine konkrete Variante eines Features zu erhalten

Es muss eine aus mehreren Entwurfsalternativen gewahlt werden

I Binden von Variationspunkten

Das Binden kann dabei zu unterschiedlichen Zeitpunktenstattfinden:

I ArchitekturentwurfI FeinentwurfI ImplementierungI UbersetzungI Laufzeit



Produktlinien-Architektur

stellt gemeinsame generische Referenzarchitektur fur alle imProduktraum liegenden Produktvarianten zur Verfugung

konkrete Produktvarianten leiten ihre Architektur von derProduktlinien-Architektur ab

Durch die fur die gesamte Produktlinie gultige Architektur kann furalle Produkte die Erfullung nichtfunktionaler Anforderungensichergestellt werden:

I PerformanceI VerfugbarkeitI SkalierbarkeitI Erweiterbarkeit

Ziel ist es eine Produktlinien-Architektur zu entwickeln, welche denAnforderungen der Produktvarianten der gesamten Produktliniegenugt



Produktlinien-Architektur (Forts.)

Eine Produktlinien-Architektur bietet verschiedeneVariationsmoglichkeiten hinsichtlich ihrer Komponenten undKonnektoren

Definiert explizit welche Komponenten obligatorisch, optional undvariabel sind und wie diese durch konkrete Komponente instanziiertwerden

Im Idealfall ist es fur Produktvarianten moglich, direkt dieReferenzarchitektur zu nutzen

I Bindung der Variationspunkte durch Selektion konkreterKomponenten in der Architektur

Teilweise muss die Referenzarchitektur selbst an dieproduktspezifischen Anforderungen angepasst werden



Produktlinien-ProzesseBei der Entwicklung von Software Produktlinien wird zwischen dreizentralen und iterativen Prozessen unterschieden:

I Domain EngineeringI Application EngineeringI Management

Domain EngineeringDas Domain Engineering lasst in drei weitere Teilprozesseunterteilen:

I Domanenanalyse & ScopingI ArchitekturentwurfI Implementierung



Domain Engineering (Forts.)

Die Domanenanalyse umfasst die Anforderungsanalyse fur diegesamte Produktlinie und dokumentiert die Gemeinsamkeiten undUnterschiede aller geplanter Produktvarianten

In der Scopingphase werden alle Informationen zu den geplantenProdukten gesammelt

In der Architekturentwurfsphase wird eine Produktlinien-Architekturentworfen

In der Implementierungsphase werden die Systemartefakte konzipiertund entwickelt

Ziel des Domain Engineering ist es, dem Application EngineeringProzess eine technische und organisatorische Plattform zurVerfugung zu stellen



Application Engineering

Bezeichnet den Teilprozess in dem konkrete Produktvarianten durchdas Auswahlen und Anpassen von Systemartefakten erzeugt werden

Im Idealfall entstehen neue Produktvarianten durch dasZusammenbauen nach einem Produktionsplan

I Verlagerung des Schwerpunkts vom Programmieren zum Integrieren

Fur jede Produktvariante werden drei Phasen durchlaufen:

I SystemanalyseI SystementwurfI Systemimplementierung

Die Anforderungen einer konkreten Produktvariante konnenwiederum dazu fuhren, dass der Domain Engineering Prozessangestoßen wird um die Plattform entsprechend anzupassen undgegebenenfalls um Systemartefakte zu erweitern



Management

Das Management unterstutzt und koordiniert die beiden anderenProzesse

Unterscheidung zwischen:

I technischem ManagementI organisatorischem Management

Das technische Management uberwacht die Entwicklung derSystemartefakte und der konkreten Produktvarianten

Das organisatorische Management ist fur die Planung, Priorisierungund Verteilung der Ressourcen zustandig

Das Management ist von entscheidender Bedeutung fur dieerfolgreiche Umsetzung eienr Software Produktlinie



Produktlinien-Prozesse

Die drei zentralen Prozesse bei der Entwicklung von SoftwareProduktlinien:

Prozesse

Richtlinien

Architektur

Infrastruktur

Werkzeuge

Komponenten

Anforderungen

Neue Artefakte

Application EngineeringProcess

Domain EngineeringProcess

Produkte

Product Line ManagementProcess


Fazit

Die Einfuhrung von Software Produktlinien ist ein vielversprechenderAnsatz

I Reduktion der EntwicklungskostenI Erhohung der Produktzuverlassigkeit und ProduktqualitatI beschleunigte Entwicklung

Die Komplexitat der Einfuhrung, des Aufbaus und des Betriebs stelltaber eine große Hurde fur die Ausschopfung des vorhandenenWiederverwendungspotentials dar

I Es ist viel Zeit und eine hohe Vorabinvestition notig, um eineProduktlinie einzufuhren

I Wahrend der Aufbauphase wirft eine Produtkline keine Ertrage abI Aus diesen Grunden scheitern viele Unternehmen bei dem Versuch

eine Produktlinie einzufuhren

Ist eine Produktfamilie etabliert, treten die Nachteile immer mehr inden Hintergrund und die Vorteile kommen zum Vorschein


Fragen

Vielen Dank fur Ihre Aufmerksamkeit!


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