Evaluierung und Aufwandsschätzung bei der Integration von Open Source Software-Komponenten

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1 Evaluierung und Aufwandsschäzung bei der Inegraion von Open Source Sofware-Komponenen Sefan Kochund Chrisian Neumann Abeilung für Informaionswirschaf Wirschafsuniversiä Wien Augasse Wien, AUSTRIA Absrac: In dieser Arbei wird ein Ansaz zu einem Aufwandsschäzungmodell für die Inegraion von Open Source Komponenen vorgesell. Ausgehend von der Enwicklung einer Klassifikaion unerschiedlicher Aren dieser Inegraion werden mögliche Operaionalisierungen für die Evaluierung und darauf basierend die Aufwandsschäzung vorgeschlagen. 1 Einleiung Open Source Sofware ha in den lezen Jahren zunehmend an Bedeuung gewonnen, vor allem auch über die reine Benuzung hinaus. Es zeigen sich auch Auswirkungen auf die Sofware-Enwicklung, durch die Übernahme von ensprechenden Tools, von Teilen des Enwicklungsprozesses und auch durch die Enwicklung auf Basis von Open Source Komponenen [SS04]. Enwicklungsools, die zur Open Source Enwicklung verwende werden und selbs Open Source sind, werden zunehmend auch in kommerziellen Projeken eingesez. Dazu zählen JBoss, GCC, Eclipse oder CVS. Auch ensprechende Elemene aus dem Open Source Enwicklungsprozess werden übernommen [Lu04], beispielsweise gemeinsame Code-Veranworung oder Teile des Reviewprozesses. In diesem Arikel wird auf eine weiere Möglichkei eingegangen, die Verwendung von Open Source Komponenen. Daruner is zu versehen, dass eine neue Enwicklung die Ergebnisse eines oder mehrerer Open Source Projeke einbinde, ansa die Funkionaliä selbs zu implemenieren. Einige Beispiele für diese Ar der Sofware- Enwicklung können auch bereis in der Lieraur gefunden werden, beispielsweise im Zusammenhang mi der NASA Mars Exploraion Rover Mission [No04], dem NOW- Projek zur Enwicklung einer Modellierungsumgebung für Prozesse uner Verwendung der JGraph-Komponene [Ha04] oder einer Komplelösung für ein Spial [FK04]. 2 Inegraion von Open Source Komponenen Open Source Komponenen eröffnen in der Sofware-Enwicklung wesenlich andere Möglichkeien als die Inegraion von kommerziellen Ferigkomponenen (commercial- 91

2 off-he-shelf, COTS), da der Source Code hier verfügbar, einsehbar und änderbar is. Es handel sich dami um whie-box reuse, womi mehrere Voreile verbunden sind: Es is so möglich, Einblick in den Code zu nehmen, diesen zu evaluieren und zu verbessern. Weier enseh keine Abhängigkei von einem Herseller und dessen Produkpoliik. Es sind jedoch auch einige Herausforderungen mi diesem Einsaz von Open Source Sofware verbunden [SS04,No04,Ha04]. Dazu zähl zuers einmal die Auswahl und Evaluierung einer geeigneen Komponene. Insbesondere die Funkionaliä und die Qualiä der Implemenierung aber auch der zugrunde liegenden Archiekur sind feszusellen. Daneben is es wesenlich, einen Eindruck von dem dahiner liegenden Projek zu gewinnen, um die weiere Enwicklung abschäzen zu können. Dazu zähl die Größe der Communiy, deren Akiviäsgrad sowie evenuell auch die Hilfsbereischaf bei Problemen. Die nächse Herausforderung sell die weiere Zusammenarbei mi dem Projek dar. Es is zu enscheiden, welche Vorgehensweise bei selbs durchgeführen Änderungen erfolg, insbesondere ob diese wiederum der Communiy zur Verfügung gesell werden. Wenn dies nich geschieh, enfern man sich zwangsläufig vom Enwicklungspfad des Projekes, was zu Problemen führen kann, wenn man neue Releases inegrieren möche [SS04]. In diesem Arikel soll über eine Operaionalisierung der angeführen Punke ein erses Aufwandsschäzungsmodell für die Sofware- Enwicklung miels Inegraion von Open Source Komponenen enwickel werden. Explizi nich behandel werden dabei rechliche Fragen, also insbesondere welche Auswirkungen auf eine kommerzielle Verwerung sich durch diese Inegraion ergeben [RE04]. 3 Evaluierung von Open Source Sofware und Projeken Als wesenlichse Punke sind die Qualiä des Source Codes selbs sowie Größe und Srukur des Projekes zu sehen. Es wird vorgeschlagen, beides gleichermaßen durch eine Analyse des Source Codes beziehungsweise der ensprechenden Mea-Daen abzudecken. Die Qualiä des Codes Q selbs kann durch die Berechnung ensprechender Sofware-Meriken wie der zyklomaischen Komplexiä [Mc76], oder auch durch Meriken der objek-orienieren Programmierung und Designs [CK94] erfolgen. Diese können durch verschiedense Programme auomaisch erhoben werden. Wesenlicher is es, zu einer Einschäzung der dahiner sehenden Programmiergemeinde zu gelangen. Es wird vorgeschlagen, dass dies anhand der im verwendeen Source-Code- Verwalungssysem hinerlegen Mea-Daen erfolg. Dor werden Daen hinsichlich Daum, Größe und Auor jeder einzelnen Änderung fesgehalen und sind einfach zugänglich [HK05]. Es wird vorgeschlagen, die Srukur der Programmiergemeinschaf einerseis durch die Anzahl der akiven Programmierer, andererseis durch eine Maßzahl für die Ungleichvereilung der Leisung innerhalb dieser Gruppe zu beschreiben, da der Großeil der Arbei ofmals von einigen wenigen erbrach wird [Mo02,Ko04]. Dies kann durch Berechnung des sogenannen Gini-Koeffizienen anhand der bisherigen Beiräge erfolgen. Eine hohe Ungleichvereilung, besonders bei geringer Gesamgröße wäre als Risikofakor anzusehen. Um zu einer Kennzeichnung der Enwicklungsgeschwindigkei zu gelangen, wird vorgeschlagen, die Parameer einer simplen quadraischen Funkion zu schäzen, die das Wachsum der Sofware in Programmzeilen über die Zei ausdrück. Wie sich gezeig ha, erfolg bei einem Teil der Projeke das Wachum über-linear, bei 92

3 anderen verlangsam es sich [Ko04]. Im einfachsen Fall kann in diese 2 Gruppen geeil werden. Diese Charakerisierung der Geschwindigkei G ha wesenliche Auswirkungen auf die weiere Zusammenarbei und auch, je nach Inegraion, den weieren Aufwand. 4 Aufwandsschäzung für die Inegraion von Open Source Komponenen 4.1 Definiionen Zusäzlich zu den Parameern G und Q wie oben beschrieben werden für die folgende Darsellung der jeweiligen Aufwände A die folgenden Definiionen verwende: F =x beschreib die zum Zeipunk =x im Vergleich zu =x-1 zusäzliche nöige Sysemfunkionaliä, F Komp =x die zu diesem Zeipunk in der Komponene implemeniere. Der Zeipunk =0 ensprich der ersen zu ersellenden Version. Als Maßzahl für die Funkionaliä werden enweder Programmzeilen oder Funcion Poins herangezogen. Es werden ensprechende Kosenfunkionen f(x) definier, in die jeweils die ensprechenden Parameer eingehen. Enweder sind diese selbs zu enwickeln, oder es können Aufwandsschäzungsverfahren aus der Lieraur wie beispielsweise COCOMO [Bo00] zur Anwendung gebrach werden. Als wesenlichse Möglichkeien ergeben sich die folgenden Kosenfunkionen: f(f =0 - F Komp =0): Dieser Aufwand ensprich jenem, der bei einer neuen Sofware- Enwicklung anfäll, wobei jedoch die zu implemenierende Funkionaliä um die bereis in der Open Source Komponene enhalene reduzier wird. Daher is nur der Res zu implemenieren. Im einfachsen Fall kann dies über ein bekannes Aufwandsschäzungsverfahren wie COCOMO abgedeck werden. f(g,f Komp =0 ): Diese Funkion spiegel wieder, daß in Abhängigkei von der Enwicklungsgeschwindigkei im Open Source Projek ein Aufwand anfäll. Beispielsweise kenn das COCOTS-Modell [Bo00] als Abwandlung von COCOMO für die Inegraion von Ferigkomponenen den Aufwand für Glue Code und jenen durch die Volailiä der Komponene während der Enwicklung. Beide sind wesenlich von dem Parameer CREVOL abhängig, der die prozenuelle Überarbeiung am Sysem aufgrund Änderungen in der Komponene angib. Dieser Parameer kann basierend auf der bereis in der Auswahl angeferigen Schäzung eines Modells G für die Evoluion der Open Source Komponene gesez werden. f(q,f Komp =0 ): Dieser Fakor sell einen Aufwand dar, der durch Versändnis und Überarbeiung der Open Source Komponene beding wird. Dieser Aufwand häng wesenlich von einerseis Funkionaliä beziehungsweise Größe der Komponene sowie ihrer Qualiä, also Archiekur, Versändlichkei und Dokumenaion ab. Beispielsweise kenn das Reuse-Modell von COCOMO II [Bo00] den Fakor Sofware Undersanding, der von Srukur, Applikaionsklarhei und Selbsbeschreibungsfähigkei abhäng. Dieser Wer kann über die Analyse des Source Codes, wie vorgeschlagen, ensprechend paramerisier werden. 93

4 4.2 Open Source Komponenen im black-box Reuse Wenn die gewähle Komponene nich veränder wird, also der Zugriff auf den Source Code nich ausgenuz wird, so handel es sich um black-box reuse wie bei kommerzieller Sofware, sodass das COCOTS Modell [Bo00] anwendbar is, das nur mehr ensprechend zu paramerisieren is. Insbesondere wesenlich is der Aufwand für die Enwicklung des Glue Codes und jener, der durch die Volailiä der Komponene, also neue Releases, enseh. Dies gil zu Beginn sowie für weiere Versionen des Sysems. A=f(F =0 - F Komp =0)+f(G,F Komp =0)+ n (f(f=n - F Komp =n)+ f(g,f Komp =n)) 4.3 Open Source Komponenen im whie-box Reuse ohne weiere Zusammenarbei mi dem Projek In diesem Fall handel es sich um klassisches Sofware Reuse. Diese Effeke können beispielsweise durch das in COCOMO II [Bo00] inkludiere Reuse-Modell berechne werden. Die Ergebnisse der Evaluierung hinsichlich Qualiä des Designs und Dokumenaionsgrad können hier über den Fakor Sofware Undersanding direk einfließen, um so das ensprechende Modell zu erhalen. Die weiere Sysemenwicklung und Warung werden jedoch selbs geragen, sodass hier normale Aufwandsschäzungsmodelle zur Anwendung kommen und nur die Funkionaliä zum Zeipunk =0 abgezogen wird. Es fäll jedoch auch kein weierer Aufwand für Versändnis und Überarbeiung an. A=f(F =0 - F Komp =0)+f(Q,F Komp =0)+ n (f(f=n - F Komp =0)) 4.4 Open Source Komponenen im whie-box Reuse mi weierer Zusammenarbei mi dem Projek Diese Variane ensprich der vorangegangenen, es werden jedoch eigene Änderungen zum Open Source Projek beigeragen, was die Kompaibiliä mi neuen Releases weigehend sichern solle. Dami is bei Ersersellung der Sofware analog zu oben vorzugehen, jedoch der Aufwand imbereich der Weierenwicklung könne jeweils in Abhängigkei von neuen Versionen der Komponene reduzier werden. Jedoch fäll mi jeder neuen Version wiederum poeniell Aufwand für Versändnis und Überarbeiung an. A=f(F =0 - F Komp =0)+f(Q,F Komp =0)+ n (f(f=n - F Komp =n)+ f(q,f Komp =n)) 94

5 5 Zusammenfassung Die Inegraion von Open Source Komponenen eröffne für die Sofware-Enwicklung neue Möglichkeien der Wiederverwendung einer enormen Anzahl von Funkionaliäen und Implemenierungen. Es sind dami jedoch auch eine Reihe von Fragen und Unsicherheien verbunden. Dieser Arikel ha versuch aufzuzeigen, wie man in einigen Punken von rein sraegischen Überlegungen hin zu konkre quanifizierbaren Größen gelangen kann, die einen Vergleich unerschiedlicher Varianen ermöglichen können. Lieraurverzeichnis [Bo00] Boehm, B.W.; Abs, C.; Brown, A.W.; Chulani, S.; Clark, B.K.; Horowiz, E.; Madachy, R.; Reifer, D.J.; Seece, B.: Sofware Cos Esimaion wih COCOMO II. Prenice Hall, Upper Saddle River, New Jersey, [CK94] Chidamber, S.R.; Kemerer, C.F.: A Merics Suie for Objec-Oriened Design. IEEE Transacions on Sofware Engineering, 20(6), S , 1994, [FK04] Fizgerald, B.; Kenny, T.: Developing an Informaion Sysems Infrasrucure wih Open [Ha04] Source Sofware. IEEE Sofware, 21(1), S , Hang, J.; Hohensohn, H.; Mayr, K.; Wieland, T.: Benefis and pifalls of open source in commercial conexs. In (Koch, S. Hrsg.): Free/Open Source Sofware Developmen. Idea Group Publishing, Hershey, PA, 2004, S [HK05] Hahsler, M.; Koch, S.: Discussion of a Large-Scale Open Source Daa Collecion Mehodology. Proceedings of he Hawaii Inernaional Conference on Sysem Sciences (HICSS-38), Big Island, Hawaii, [Ko04] [Lu04] Koch, S.: Profiling an open source projec ecology and is programmers. Elecronic Markes, 14(2), S , Lussier, S.: New Tricks: How Open Source Changed he Way My Team Works. IEEE Sofware, 21(1), S , [Mc76] McCabe, T.J.: A Complexiy Measure. IEEE Transacions on Sofware Engineering, 2(4), S , [Mo02] Mockus, A.; Fielding, R.; Herbsleb, J.: Two case sudies of open source sofware developmen: Apache and Mozilla. ACM Transacions on Sofware Engineering and Mehodology, 11(3), S , [No04] Norris, J.S.: Mission-criical developmen wih open source sofware: Lessons learned. IEEE Sofware, 21(1), S , [RE04] Ruffin, M.; Eber, C.: Using Open Source Sofware in Produc Developmen: A Primer. [SS04] IEEE Sofware, 21(1), S , Spinellis, D.; Szyperski, C: How Is Open Source Sofware Affecing Sofware Developmen? IEEE Sofware, 21(1), S ,