Produktivität in der Software-Entwicklung - Spezialfall Open Source: Tools. Stefan Koch

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1 Produktivität in der Software-Entwicklung - Spezialfall Open Source: Tools Stefan Koch 13. September 2002 Stefan Koch Abteilung für Informationswirtschaft Institut für Informationsverarbeitung und Informationswirtschaft Wirtschaftsuniversität Wien Augasse 2-6, A-1090 Wien, Österreich Telefon: URL: 1

2 Inhaltsverzeichnis 1. Abgrenzung/Thema 2. Beispiele für Tools 3. Konfigurationsmanagement 4. Source-Code-Verwaltung 5. Bug-Tracking 1

3 Abgrenzung Thema sind Tools zur Förderung der Produktivität in der Software-Entwicklung insbesondere solche, die für eine verteilte Entwicklung ( multisite development ) geeignet sind vielleicht sogar für eine dezentralisierte, stark parallelisierte Entwicklung mit schnellen Release-Zyklen und ohne zentrales Management geeignet ( worst case : Open Source Software-Entwicklung) Annahme: Tools die dort erfolgreich sind, werden dies auch unter einfacheren Rahmenbedingungen sein Trend geht hin zu verteilter Entwicklung, virtuellen Teams, schnellen Release-Zyklen Software-Entwicklung in Ländern wie Indien Objekt-orientierte Entwicklung Extreme Programming Aufgaben für Tools (für allgemeine Tätigkeiten sowie solche einzelner Entwicklungsphasen) Kommunikation Koordination Management 2

4 Analyse Design Programmierung Integration/Test Einsatz/Wartung Diskussion: Welche Tools sind für die Software-Entwicklung nötig/von Interesse? 3

5 Beispiele für Tools Kommunikation/Koordination Groupware: Lotus Notes, MS Outlook Workflow-Management-Systeme: Fabasoft Components, Process Weaver, auf Software-Entwicklung spezialisierte (Software Process) Video-Conferencing Mailing-Listen: insbesondere in Open Source Software- Entwicklung, kann viele Teilnehmer erreichen, meistens zu verschiedenen Themen, auch als Abstimmungsmechanismus (Apache-Projekt) Management Zeitplanung: Netzpläne, MS Project Projektdatenbank: SPSS, Excel, Datenbank-Produkte Aufwandsschätzung: SPSS, ANGEL, Estimacs Berichte/Auswertungen: SPSS, MS Excel, MS Word, MS Powerpoint Analyse Interviews, Fragebogen Kreativitätstechniken 4

6 Abbildung 1: Mailing-Listen des GNOME Projekts (Ausschnitt) 5

7 Zeichentools: Tgif, Corel Draw,... Modellierungstools: Rational Rose, ARIS Toolset,... Design Zeichentools: Tgif, Corel Draw,... Modellierungstools: Rational Rose, ARIS Toolset,... Programmierung Compiler Texteditoren Dokumentationstools Source-Code-Verwaltung Integration/Test Testbed: dauerndes Compilieren, fehlerhafte Teile/Komponenten werden sofort entdeckt Bug-Tracking Einsatz/Wartung Bug-Tracking über den Produkten dieser einzelnen Teile liegt das sogenannten Konfigurationsmanagement Integration verschiedener Teile: CASE (Computer Aided Software Engineering) 6

8 CASE-Umgebung besteht aus CASE-Plattform (Basisdienstleistungen wie User Interface, Datenverwaltung, Messaging) und CASE-Werkzeugen Architektur laut Referenzmodell Repository Services Data-integration Services (Versions- und Konfigurationsmanagement) Werkzeuge Process-management Services Message Services User-interface Services Sicherheit Verwaltung und Konfiguration 7

9 Konfigurationsmanagement Probleme in der Software-Entwicklung häufige Änderungen an Software-Elementen verursachen Chaos Unklarheiten, ob Fehler bereits behoben wurden Entfernung vorgenommener Verbesserungen Unsicherheit, ob alles neu übersetzt wurde, ob der Kunde neueste Freigabe hat,... sollen durch Konfigurationsmanagement behoben werden Konfigurationsmanagement (IEEE):...discipline applying technical and administrative direction and surveillance to identify and document the functional and physical characteristics of a configuration item, control changes to those characteristics, record and report change processing and implementation status, and verify compliance with specified requirement. Konfigurationsmanagement:...discipline of identifying the configuration of a system at discrete points in time for purposes of systematically controlling changes to this configuration and maintaining the integrity and traceability of this configurationt hroughout the system life cycle. Aufgaben des Software-Konfigurationsmanagements 8

10 Sicherstellung von Sichtbarkeit, Verfolgbarkeit und Kontrollierbarkeit eines Produkts und seiner Teile im Lebenszyklus Überwachung der Konfiguration, sodaß Zusammenhänge und Unterschiede mit früheren Konfigurationen erkennbar sind Sicherstellung, daß auf vorige Versionen zurückgegriffen werden kann daher nicht nur technischer, sondern auch organisatorischer Anteil Endergebnis sollte eine effizientere Software-Entwicklung und -Wartung sein (durch Sicherstellung von Nachvollziehbarkeit,...) Software-Produkt besteht aus Elementen (Code, Dokumentation, Testfälle, Pflichtenheft,...) Software-Element ( configuration item ) jeder identifizierbare und maschinen-lesbare Bestandteil des entstehenden Produkts hat eindeutigen Bezeichner jede Änderung erzeugt ein neues Software-Element (mit neuem Bezeichner) Quellelement (durch manuelle Eingabe erzeugt) oder abgeleitetes Element (vollautomatisch erzeugt, z.b. Objektcode) 9

11 Atom (unteilbare Einheit) oder Konfiguration (aus mehreren Elementen zusammengesetzt) Konfiguration: benannte und formal freigegebene Menge von Software-Elementen, mit den jeweils gültigen Versionsangaben, die zu einem bestimmten Zeitpunkt im Produktlebenszyklus in ihrer Wirkungsweise und ihren Schnittstellen aufeinander abgestimmt sind und gemeinsam eine vorgesehene Aufgabe erfüllen sollen in einem Konfigurations-Identifikationsdokument werden alle Elemente aufgelistet, die zu dieser gehören (auch Hilfsmittel und Werkzeuge wie Compiler) Referenzkonfiguration ( baseline ) ist ein zu einem Zeitpunkt ausgewähltes, gesichertes und freigegebenes Zwischenergebnis (kann nur unter bestimmten Bedingungen wie extensiven Reviews verändert werden) mögliche Konfigurationstypen sind beispielsweise Anforderungskonfiguration, Entwurfskonfiguration, Produktkonfiguration oder Pflegekonfiguration Version kennzeichnet Ausprägung eines Software-Elements zu einem bestimmten Zeitpunkt normalerweise Nummer besteht in der Regel aus Release-Nummer.Level-Nummer, beginnt mit

12 bei kleineren Änderungen wird Level-Nummer um 1 erhöht, bei größeren Release-Nummer (und Level-Nummer auf 0 gesetzt) normalerweise Versionsverwaltung im Checkin/Checkout- Modell, Sammlung in Archiven, Speicherung von Deltas (Änderungen) möglich sind auch Varianten (unterschiedliche Äste der Entwicklung), normalerweise mit Release.Level.Branch.Sequence bestes Beispiel: Source-Code-Verwaltung (siehe dort) wenn ein Element in neuer Version vorliegt, muß auch Konfiguration geändert werden jede Änderung hat normalerweise einen Grund, Verwaltung/Prüfung/Verfolgung dieser Gründe meist ebenfalls Teil von Konfigurationsmanagement je nach organisatorischer Festlegung können von allen oder bestimmten Personen Änderungswünsche (Change Requests) eingebracht werden (Ergänzungswünsche, Fehler,...), diese können eingeteilt, überprüft, genehmigt, Programmierern zugewiesen werden (ähnlich den Aufgaben eines Bug Tracking Systems - siehe dort) normalerweise basiert Konfigurationsmanagement auf einer Datenbank 11

13 Source-Code-Verwaltung Versionsverwaltung für Software-Elemente vor allem Source-Code, theoretisch aber auch Dokumentation, Web-Seite,... Konfigurationsmanagement allgemein verläuft analog, nur mit unterschiedlichen Software-Elementen daher gutes Beispiel für dieses Thema insbesondere auch zentraler Punkt in der Open Source Software-Entwicklung einziges Software-Element von Interesse ist der Source- Code viele Leute arbeiten daran Mitwirkende sind extrem verteilt (zeitlich und geographisch) Beispiel für ein Source-Code-Verwaltungssystem: CVS (Concurrent Versions System) bei den meisten Open Source Projekten im Einsatz selbst ein Open Source Projekt grundlegende Idee stimmt mit Open Source Entwicklung überein (siehe unten) 12

14 unterstützt dezentralisierte/verteilte Entwicklung (keine dauernde Verbindung nötig, unterschiedlichste Clients vorhanden, Internet-fähig) Grundidee von CVS (Vorgehen) ein zentrales Repository Entwickler laden eine Kopie herunter ( checking out, working copy ) führen Änderungen an dieser Kopie durch laden neue Version in Repository ( commit, check in ), schreiben dazu eine log message (Kommentar), dies führt zu einer neuen Revision (Version) im Repository andere Entwickler können ihre Kopien durch Download neuester Version aktualisieren ( update ) wenn jemand ein commit durchführen will, kann ein Konflikt auftreten, weil er an alter Kopie gearbeitet hat (ein anderes commit ist passiert, während er gearbeitet hat) kein Konflikt, wenn er an anderen Files, oder an anderen Teilen gearbeitet hat (System führt merge durch) sonst tritt Konflikt auf, automatisches Update wird durchgeführt, und der Programmier bekommt Konflikte angezeigt und muss sie bereinigen Ansatz daher: copy-modify-merge 13

15 statt: lock-modify-unlock (Entwickler braucht zuerst exklusiven Schreibzugriff lock für eine Datei, wird bei immer mehr Personen, die nicht leicht miteinander kommunizieren können, problematisch) intern es werden nur Deltas ( diffs ), also für jeden Commit die Änderungen gespeichert daher können von jeder Änderung zu jeder anderen die Unterschiede nachvollzogen werden When comparing two files, diff finds sequences of lines common to both files, interspersed with groups of differing lines called hunks. Comparing two identical files yields one sequence of common lines and no hunks, because no lines differ. Comparing two entirely different files yields no common lines and one large hunk that contains all lines of both files. In general, there are many ways to match up lines between two given files. diff tries to minimize the total hunk size by finding large sequences of common lines interspersed with small hunks of differing lines. Interface im einfachsten Fall über Command-line Befehle: checkout, update, diff, commit, status, log, add, remove Beispiel: Befehle checkout und log (Sourceforge) 14

16 cvs /cvsroot/enlightenment co e16 cvs /cvsroot/enlightenment log e16 Output des log-befehles RCS file: /cvsroot/phormation/docs/.cvsignore,v Working file: docs/.cvsignore head: 1.1 branch: locks: strict access list: symbolic names: pre_peaceworks_mods: start: PeaceWorks: keyword substitution: kv total revisions: 2; selected revisions: 2 description: revision

17 date: 2001/05/29 20:18:27; author: jdhildeb; state: Exp; branches: 1.1.1; Initial revision revision date: 2001/05/29 20:18:27; author: jdhildeb; state: Exp; lines: +0-0 Imported docs. ============================================= grafische Benutzerschnittstellen existieren ebenfalls, zum Beispiel Bonsai (Query-Tool von mozilla.org, unter anderem bei GNOME im Einsatz) 16

18 Abbildung 2: Bonsai Verzeichnisansicht 17

19 Abbildung 3: Bonsai Blame-annotated Source 18

20 Abbildung 4: Bonsai Diff Query Form 19

21 Abbildung 5: Bonsai Diff 20

22 Entwicklungsstrategie und Branching gewisse Aspekte der Source-Code-Verwaltung sind organisatorisch zu regeln (z.b. wann gibt es eine neue Version, wer darf wann checkin durchführen,...) Beispiel FreeBSD Branches: Development, Stable/Production (möglicherweise mehrere) Vorgehen bei der Entwicklung Entwickler schreibt Code Code wird reviewed (z.b. über Mailing-Liste) Entwickler soll Code vor dem Commit testen Code kommt in Development Release Parallel Debugging bei vielen/grösseren Änderungen könnte Development auch destabilisiert werden nach einiger Zeit wird er in die Production Branch gemerged wenn sich genug Änderungen angesammelt haben, setzt code freeze ein (nur Top-Leute dürfen noch ändern), danach wird neue Release herausgebracht Verbesserungsmöglichkeiten von CVS Unterstützung von mehreren Repositories (z.b. für die Benutzung von Teilen anderer Projekte) Versionsmanagement für Verzeichnisse 21

23 Abbildung 6: FreeBSD Entwicklungsmodell 22

24 Abbildung 7: FreeBSD Entwicklungsmodell 23

25 Abbildung 8: FreeBSD Entwicklungsmodell 24

26 privates Versionsmanagement (für Teilschritte eines Entwicklers) Replikation von Repositories (um Zugriffszeiten zu verringern, Problem der Synchronisation) 25

27 Bug-Tracking Begriffsdefinitionen Bug Trouble Ticketing (incident-reporting, issue-tracking systems): verfolgen einfache, unabhängige Aufgaben, möglicherweise Zuordnung zu Personen, Status z.b. open, in-progress, oder closed, oder Web/Javabasiert, zum Teil mit Management-Reports Help-Desk Management/Call Tracking: ähnlich, ein paar weitere Bestandteile wie Anrufverfolgung, Stundenaufzeichnung, CRM-Informationen CRM-Systeme: um Kunden zu kennen, entsprechend anzusprechen (z.b. Interessen für Marketing-Kampagnen) Bug Tracking: ähnlich Trouble Ticketing, verfolgen aber insbesondere Bugs, erlauben meist unterschiedliche Rollen, idealerweise mit Source-Code-Verwaltung integriert Workflow Management: steuert Abläufe, ebenfalls verschiedene Rollen, oftmals mit Dokumentenmanagement integriert Fehler in einem Computer-Programm (historisch wegen Insekten in frühen Computern) besitzt in seinem Verlauf normalerweise mehrere Kennzeichen 26

28 Status/Lebenszyklus (nach GNATS) open: Anfangszustand, wurde aufgenommen, einer Person zugewiesen analyzed: Person hat analysiert, vielleicht erste Aufwandsschätzung, Workarounds feedback: Problem gelöst, Quelle hat Patch oder Fix erhalten, bleibt in diesem Zustand bis zum Feedback der Quelle closed: nach positivem Feedback suspended Status/Lebenszyklus (nach Bugzilla) unconfirmed: muß überprüft werden new: ist überprüft, zugeordnet zu Entwickler fixed: eingechecked und getestet invalid: ist kein Bug wontfix: wird nicht bereinigt, oder ist eigentlich ein feature duplicate: Duplikat eines anderen (Verweis) worksforme: kann nicht reproduziert werden Schwere (severity) critical: Produkt funktioniert nicht, oder essentielle Funktionalität fehlt, kein Workaround serious: funktioniert nicht richtig, wichtige Funktionalität fehlt, oder critical mit Workaround non-critical: kein wesentlicher Teil betroffen 27

29 Priorität (für Behandlung) Klasse (documentation-bug, change-request, enhancementrequest,...) Bug-Tracking Systeme unterstützen zugehörige Aufgaben wie Anlegen, Abfragen,... beruhen zumeist auf Datenbanken Integration mit Source-Code-Verwaltung würde Zuordnung von Bug zu Code-Teil (File/Funktion/Klasse) erlauben, damit eventuell auch zu Entwickler, sowie auch im anderen Weg die Zuordnung einer bestimmten Version zu einem Bug bzw. dessen Behebung Beispiele für freie Bug-Tracking Systeme: Bugzilla (mozilla.org), GNATS (GNU Bug Tracking System), Jitterbug (entwickelt mit Samba) 28

30 Abbildung 9: Bugzilla Query Form 29

31 Abbildung 10: Bugzilla Query Result 30

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