Quality-Driven Software Architecture

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1 Quality-Driven Software Architecture Dr. Peter Hruschka Dr. Gernot Starke OOP 2011 DDD: Domain Driven Design *) Standard-Schichtenmodell: User Interface Application Domain Infrastructure *) Eric Evans, Addison Wesley 2004 Ausgabe, Kommandos interpretieren Koordination, Delegation (keine Business-Logik) Das Herz des Business Generische techn. Dienste (Persistenz, UI-Widgets, Kommunikation)

2 Anwender und Entwickler kommunizieren über eine Ubiquitous Language User Interface Application Domain Technische Begriffe Domänenbegriffe Fachjargon (für Entwickler unverständlich) Infrastructure Typen von Domänenobjekten User Interface Application Entity Value Object Service Domain Aggregate Infrastructure Factory Repository

3 Side-Effect Free Functions mache Komposition sicher sichere ab und vereinfache mache Seiteneffekte explizit Assertions "Geschmeidiger Entwurf" (supple design) Intentionrevealing Interfaces Standalone Classes Conceptual Contours beziehe aus Ubiquitous Language modelliere laut Model-Driven Design Namen bestimmen beschreibe Modell mit isoliere Domäne mit Services Layered Architecture Bausteine von DDD Value Objects Entities suche mit Factories erzeuge mit kapsele mit verwalte und validiere mit Repositories erzeuge mit Aggregates suche mit Grails Ruby-on-Rails NakedObjects DDD Trails JMatter Frameworks Romaframework MDAtools Strandz ECO

4 JMatter Beispiel: Konferenzsystem Wie können wir Qualität genauer beschreiben?

5 Qualitätsbaum erweitert die Architekturziele um alle interessanten Qualitätsaspekte *) Qualität Effizienz Attraktivität Wartbarkeit *) z.b. abschreiben von DIN/ISO 9126 *) Verfeinern Sie Qualitätsmerkmale... Look & Feel Useability Quality Performance & Safety Operability Funktionalität Zuverlässigkeit Benutzbarkeit Portierbarkeit Verstehbarkeit Erlernbarkeit Bedienbarkeit Maintainability Security... Access Requirement Integrity Privacy Audit Requirement Immunity Requirement *) z.b. die von VOLERE (www.volere.de)

6 ... bis zu konkreten Szenarien Performance Data Latency Minimize storage latency on Custerome DB to 200 ms Deliver Video in real time Transaction Troughput New Product category Quality Modifiability Change COTS Add CORBA middleware in <20 person-months Change web user interface in <4 person-weeks Availabily HW failure Power outage at Site 1 requires traffic redirectto Site 2 in < 3sec Restart after disk failure in <5 sec COTS S/W failure Network failure is detected and recovered in <1.5 mins Security Data confidentiality Credit card transactions are secure 99,999% of time Ein Beispiel

7 Verwaltung von Fotos... Bilder zufügen Keywords ordnen Metadaten (Datum, Ort, Kamerainfos,...) Use-Cases für Beispiel Foto hinzufügen / löschen Fotos anzeigen Metadaten für Foto ändern (Ort, Datum, Keywords etc.) Ordner anlegen / ändern / löschen Fotos suchen

8 Domain-Model? id: 0a7c14592bff34518 datum: 24.Mai 2006 ort: Fuerteventura file: dsc02231.jpg folder: 2006/urlaub keywords: [family, urlaub] Domain-Model für Beispiel id Foto imgdata Metadaten key value

9 Lösungsansätze iphoto xnview Apache PhotArk photark-architecture-guide.html Picasa

10 Fertig? Neue Anforderungen (1) Benutzer im Web jeweils 50 GByte Speicher Suche (nach Keyword / Metadaten) < 1 sec! 24 x 7 mit 99,9% Verfügbarkeit

11 Was nun? Kritische Aufgabenstellungen: Behandlung SEHR großer Datenmengen Skalierung der Benutzerzahlen Hohe Leseperformance Caching, Replikation, Übertragungskosten fast identisches Domain-Model! id Foto imgdata Metadaten key value Owner Neue Anforderungen (2)... <100 Benutzer, jeweils < 1 GByte Bilddaten sind streng geheim ( military grade security ) Dürfen niemals Unbefugten zugänglich werden 24 x 7 mit 99,9% Verfügbarkeit

12 Was nun? Kritische Aufgabenstellungen: Crypto, Key-Management Identity-Management, Authentisierung Rechte und Rollen, Administration fast identisches Domain-Model! Foto id imgdata Owner Metadaten key value Nichtfunktionale Anforderungen sind schwieriger als funktionale. riskanter, aufwändiger, komplizierter, komplexer, teurer, schwerer verständlich.

13 Q-Szenario und mögliche Taktiken... Ziel: Kein Administrator darf in der Lage sein, die auf dem Server gespeicherten Bilddaten zu entschlüsseln. Maßnahme: Schlüssel (private-key) zum Entschlüsseln nicht auf dem Server speichern. Smartcard Secure-Remote-Password-Protocol (SRP) Wo lernen Sie Taktiken für NFA n? leider nirgendwo vollständig oder systematisch! Patterns, Pattern-Families POSA-Bücher (Patterns of Software Architecture), insbesondere zu Security, Resource-Management, Distribution, Concurrency Global Analysis [Hofmeister] Quality Tactics [Bass, Clements, Katzman]

14 Qualität mit Methode! Anforderungen klären...qualitätsziele festlegen... Entscheidungen treffen Strukturen entwerfen Technische Konzepte entwerfen Architektur kommunizieren Umsetzung überwachen Architektur bewerten...alles klar?? QDA: Quality Driven Architecture Ergänzt Domain Driven Design um die explizite und frühzeitige Beachtung von Qualitätsanforderungen durch Festlegung von Architekturzielen durch Präzisierung der Architekturziele mittels eines Qualitätsbaumes durch Strategien zur Erreichung von Qualitätsmerkmalen

15 Fazit (1) Qualität ist spezifisch und vielseitig. Sie kommt NIEMALS von allein! Fazit (1b) Refactoring ist überbewertet: Hilft (nur selten), Qualitätsziele zu erreichen!

16 Fazit (2) Die Trennung von Fachlichkeit und Technik (á la DDD) ist richtig und wichtig aber (oft) nicht ausreichend Fazit (3) Jedes Qualitätsmerkmal kann Ihre Architektur zum Scheitern bringen Starten Sie deshalb mit expliziten Architekturzielen

17 Fazit (4) Treffen Sie Ihre Architekturentscheidungen Basis eines operationalisierten und priorisierten Qualitätsbaumes und dokumentieren { Fazit (3) Treffen Sie Ihre Architekturentscheidungen 1. Einleitung Basis und Ziele eines 1.1 Aufgabenstellung operationalisierten 1.2 Stakeholder und priorisierten 1.3. Architekturziele Qualitätsbaumes 1.4. Qualitätsbaum 2. Randbedingungen 3. Kontextabgrenzung 4. Bausteinsicht 5. Laufzeitsicht 6. Verteilungssicht 7. Typische Strukturen und Muster 8. Technische Konzepte 9. Entwurfsentscheidungen 10. Szenarien zur Architekturbewertung V5.0

18 Qualitätsbaum für das Beispiel: Performanz Datenvolumen Nutzerzahl Sicherheit Quality

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