Handbuch der Software-Architektur

Transkript

1 Ralf Reussner Wilhelm Hasselbring (Hrsg.) Handbuch der Software-Architektur 2., überarbeitete und erweiterte Auflage Пи dpunkt.verlag

2 XI 1 Einleitung 1 2 Die Rolle der Software-Architekten Wer wird als Software-Architekt angesehen? Der Plattformspezialist als Software-Architekt Der Entwurfsspezialist als Software-Architekt Der Stratege als Software-Architekt Probleme der technologiebezogenen Sichtweisen Der Software-Architekt als Wunderheiler Der Software-Architekt als kleiner König Resultierende Konflikte Die generische Flexibilisierungsfalle Was sind die Aufgaben von Architekten? Entwurf Planung und Organisation Bauüberwachung Wer sollte Architekten beauftragen? Die Bauherrenrolle Entwurfsentscheide muss der Bauherr fällen Qualitätssicherung braucht der Bauherr Architektur studieren Ausbildungsziele für ein Studium Architektur eines Architekturstudiengangs Fazit 28 Teil I: Konstruktion von Architekturen 31 3 Architekturbeschreibung Standpunkte und Sichten Der ISO-Standard zu Software-Architekturbeschreibungen Vorgehensweise bei der Wahl der Standpunkte Vergleich verschiedener Standpunktmengen Architekturbeschreibung mit der UML 37

3 xii Architekturbeschreibungs-Standpunkte und die UML Relevante Modellierungselemente Komponentendiagramm Kompositionsstrukturdiagramm Paketdiagramm Kommunikationsdiagramm Deployment-Diagramm Spezifikation nicht funktionaler Eigenschaften Das Metamodell der UML 2 für Architekturelemente Architekturbeschreibungssprachen Darwin MetaH/ControlH Rapide Wright Acme xadl 67 4 Architektur- und Komponentenentwicklung Charakter des Prozesses Aktivitäten innerhalb einer Iteration Entwurfsprinzipien Abstraktion Modularisierung Kapselung Hierarchische Dekomposition Separation of Concerns Einheitlichkeit Entwicklungstätigkeiten Entwurfsentscheidungen Arbeitsmittelvorrat des Entwicklers 90 5 Modellgetriebene Software-Entwicklung Begriffserklärungen Transformation von Modellen Klassifikation von Modelltransformationen Praxisbeispiel: Das Graphical Modeling Framework Transformationen in der Praxis MDSD im Entwicklungsprozess Modellgetriebene Entwicklung in Teams Qualitätssicherung bei Modelltransformationen Generierung zusätzlicher Artefakte Mix von Generat und manuellem Code Vor- und Nachteile 111

4 xiii Nutzen und Potenziale Trade-offs und Herausforderungen Alternativen und ergänzende Ansätze Industrielle Reife und Einsetzbarkeit Standards Werkzeuge Cartridges Werkzeugauswahl Fazit Entwurf serviceorientierter Architekturen Motivation und Einführung Motivation Geschäftsarchitektur und Anwendungslandschaft SOA-Konzepte Serviceorientiertes Business-IT-Alignment Servicekonzept Referenzarchitektur Geschäftsprozessmanagement Infrastruktur SOA als Mittel zur Beherrschung von Komplexität Einordnung von SOA Treiber, Einsatzziele und Nutzeffekte Einführung und Umsetzung einer SOA Ziele von Methoden für die SOA Grundlegende Anforderungen an Methoden für SOA Generelles Projektvorgehen Eine SOA-Methode Fazit Anwendungslandschaften serviceorientiert gestalten Evolution von Anwendungslandschaften Serviceorientierte Anwendungslandschaften Serviceorientierung im Geschäft Serviceorientierung in der IT Fallbeispiel: Christoph Kolumbus Reisen AG Geschäftsarchitektur und Anwendungslandschaften Methoden im Überblick Identifikation und Verfeinerung von Geschäftsservices Entwurf von Domänen Entwurf von Komponenten Entwurf von Schnittstellen und Operationen Gestaltung der Kopplungsarchitektur 167

5 xiv 7.5 Integration und Plattformen Integrationsarchitekturen Integrationsplattformen und ihre Referenzarchitektur Systematische Evolutionsplanung Erhebung der Ist-Anwendungslandschaft Bewertung der Ist-Anwendungslandschaft Bestimmung von Hauptszenarien Bestimmung der Soll-Anwendungslandschaft Bestimmung der Roadmap 177 Teil II: Evolution von Architekturen Grundlagen der Evolution von Software-Architekturen Grundlegende Motivation zur Evolution Methode Anwendbarkeit der Evolution Domänenspezifische Sprachen Ansätze und Konzepte zur Software-Evolution Refactoring: Evolution im Kleinen Software-Evolution am Beispiel Validierung von Refactorings durch Testen Fazit Reverse Engineering Reverse Engineering ist zielgetrieben Wissensbasiertes Reverse Engineering Reverse Engineering von Entwurfsmustern Abhängigkeitsbasiertes Reverse Engineering.' Die Rolle von Metriken im Reverse-Engineering-Prozess Programmabhängigkeitsgraphen Programmschneiden Reverse-Engineering-Prozess Automatisches Reverse Engineering Halbautomatisches Reverse Engineering Agile Entwicklungsprozesse Fazit Migration von Altsystemen Aspekte der sanften Migration Migrationsstrategien Gründe für die sanfte Migration Das Dublo-Muster: DUal Business LOgic 216

6 xv Problem und Kontext Lösung Anmerkungen und Einschränkungen Erreichen einer serviceorientierten Zielarchitektur Modellgetriebene Migration Fazit 222 Teil IM: Management von Architekturen Integratives IT-Architekturmanagement Situation im Unternehmen Modellbasiertes Architekturmanagement Analyse der Anwendungsdomäne Typische Fragen an die konzeptuelle IT-Architektur Anwenderrollen einer konzeptuellen IT-Architektur Defizitanalyse konzeptueller IT-Architekturen Integratives IT-Architekturmanagement Anforderungen an die konzeptuelle IT-Architektur Lösungsansätze zur Modellstrategie Metadaten und Modellmanagement Vorgehensmodell Lebenszyklus einer konzeptuellen IT-Architektur Integration in vorhandene Strukturen und Modelle Kriterien zur Werkzeugunterstützung Verzahnung des Repositoriums mit der Umwelt Unterstützung des Lebenszyklus Weitere technische Aspekte Management der Unternehmensarchitektur Unternehmensarchitektur Ziele der Unternehmensarchitektur Ebenen der Unternehmensarchitekur Ebenen und Zielkonflikte: Beitrag der Architektur zur Agilität Management der Unternehmensarchitektur Prozesse Institutionalisierung, Organisationsstrukturen und Governance 264 Teil IV: Bewertung von Architekturen Bewertungstechniken - eine allgemeine Übersicht Begriffsdefinitionen Qualität 270

7 xvi Ausgewählte Qualitätsmerkmale Grundlagen der Architekturbewertung Ziel der Architekturbewertung Vorteile der Architekturbewertung Probleme der Architekturbewertung Eine Kategorisierung von Architekturbewertungstechniken Geeignete Architekturbewertungstechniken Evaluationstechniken vs. Qualitätseigenschaft ; SAAM (Scenario-based Architecture Analysis Method) ATAM (Architecture Trade-off Analysis Method) CBAM (Cost Benefit Analysis Method) ALMA (Architecture-Level Modifiability Analysis) Fazit Bewertungstechniken für die Systemsicherheit Vorgehensmodell der Gefährdungsanalyse Eine Klassifizierung von Gefährdungsanalysetechniken Gefährdungsanalysetechniken Fehlerbaumanalyse und Komponentenfehlerbäume Zuverlässigkeits-Blockdiagramme Markov-Analysen HAZOP und HAZOP-basierte Techniken FMEA und IF-FMEA HiP-HOPS Fazit Bewertungstechniken für die Performance Allgemeines Vorgehensmodell Klassifikation von Performance-Bewertungstechniken Architekturbeschreibung Performance-Modelle Auswertungsmethoden, Ausgewählte Verfahren SPE CB-SPE umipsi LQN CP 316 Teil V: Wiederverwendung von Architekturen Software-Muster Was ist ein Muster 323

8 xvii 16.2 Vorteile von Mustern Musterkategorien Architekturmuster Entwurfsmuster Idiome Klassifikation von Mustern Musterkataloge, Mustersysteme und Mustersprachen Best-Practice-Mustersysteme Muster-Enzyklopädien Beziehungen zwischen Mustern Instanziierung von Mustern Pattern-Mining Muster und andere Methoden Weiterführende Hinweise Fazit Referenzarchitekturen Typen von Referenzarchitekturen Funktionale Referenzarchitekturen Logische Referenzarchitekturen Technische Referenzarchitekturen Beschreibung von Referenzarchitekturen Architekturüberblick Komponentenstrukturen Querschnittskonzepte und Prinzipien Referenzschnittstellen Infrastrukturen Nutzung von Referenzarchitekturen Ausgangspunkt der Software-Entwicklung Grundlage für modellgetriebene Software-Entwicklung Einheitliche Sprache im Unternehmen Betrieb und Integration Entwicklung, Pflege und Weiterentwicklung Entwicklung als Reifungsprozess Pflege und Weiterentwicklung als Produkt Software-Produktlinien Entwicklung von Software-Produktlinien Variabilität Variabilität des Produktraums Variabilität der Software-Produktlinien-Artefakte Variabilitätsarten 366

9 xviii Auswirkungen der Variabilitätsarten auf die Software-Produktlinien-Architektur Orthogonale Dokumentation der Variabilität Evolution von Software-Produktlinien Reifegrade von Software-Produktlinien Evolution der Software-Produktlinien-Artefakte Vorgehensmodelle Proaktive Entwicklungsstrategien Reaktive Entwicklungsstrategien Abgrenzung zu anderen Konzepten Fazit Framework-Entwurf Eigenschaften von Frameworks Umkehrung des Kontrollflusses Vorgabe einer konkreten Anwendungsarchitektur Anpassbarkeit durch Variationspunkte Arten von Frameworks Objektorientierte Frameworks Komponentenbasierte Frameworks Mischformen von Frameworks Abgrenzung von Frameworks zu anderen Konzepten Der Entwicklungsprozess von Frameworks Entwicklung von Frameworks Nutzung von Frameworks Komposition von Frameworks Evolution und Wartung von Frameworks Entwurf objektorientierter Frameworks Der Hotspot-getriebene Entwurf von objektorientierten Frameworks Definition eines speziellen Objektmodells Identifikation der Hotspots und Erstellung der Hotspot-Karten Entwurf und Überarbeitung des objektorientierten Frameworks mit Metamustern Einsatz des objektorientierten Frameworks Andere Entwurfsmethoden für objektorientierte Frameworks Entwurf von Komponenten-Frameworks Fazit 405 Teil VI: Beispiele von Architekturen Multimedia-Architekturen Aspekte von Multimedia 410

10 xix 20.2 Beispiele für Multimedia-Architekturen Beispiele für (Multi-)Media-Datenbanken Beispiele für Streaming-Architekturen Beispiele für Präsentationsarchitekturen Hintergrund zur Entwicklung von MM4U Vorgehensweise bei der Entwicklung von MM4U Entwicklung des MM4U-Frameworks Analyse verwandter Arbeiten und spezielle Objektmodelle Identifizierung und Erstellung der Hotspot-Karten Identifikation der Komponenten und Entwurf der Architektur Entwurf der Multimedia-Kompositionskomponente Entwurf der Präsentationsformat-Generatorenkomponente Implementierung, Überarbeitung und Nutzung des MM4U-Frameworks Fazit ; Peer-to-Peer-Architekturen Definitionen Klassifikation von P2P-Architekturen Reine P2P-Architekturen Hybride P2P-Architekturen Schichten einer P2P-Applikation Benutzungsschnittstellen P2P-Dienste P2P-Netzwerk Beispiele von P2P-Architekturen Napster Freenet Chord FastTrack JXTA Grid-Architekturen Definitionen Grid Virtuelle Organisationen Standardisierung Klassifikation von Grid-Architekuren Compute Grid Data Grid Sicherheit Authentifizierung Single-Sign-on und Delegation von Rechten 462

11 xx Autorisierung Beispiele großer Grid-Projekte D-Grid LHC Computing Grid Serviceorientierte Architekturen DEMS Zielarchitektur DEMS-SOA Information Model CIM Serviceidentifikation und -entwicklung ESB als Laufzeitumgebung Service-Repository und SOA-Management SOA-Anwendungsszenario und Servicemanagement Dienstgüte als Grundlage für das Servicemanagement SOA-Management-Referenzarchitektur WSQoSX: Prototypische Implementierung eines SOA-Management-Systems Fazit Java-Enterprise-Architektur Projektkontext Architektur und Migrationsprozess Vorhandene 4GL-Architektur Technologieauswahl Prozess der Architekturauswahl Nicht-technische Aspekte sanfter Migration Betriebswirtschaftliche Aspekte sanfter Migration Organisatorische Aspekte sanfter Migration Psychologische Aspekte sanfter Migration Fazit 497 Autorenverzeichnis 499 Literatur 513 Index 551