Сергей Зыков.

Основы проектирования корпоративных систем



скачать книгу бесплатно

Фазы ЖЦ ПО только что были перечислены – это анализ и спецификация требований, первичное детальное проектирование, реализация вместе с тестированием, интеграция или сборка, когда появляется сначала частичный, затем полный программный продукт, финальное тестирование продукта, приемочное тестирование и передача заказчику и, наконец, сопровождение и вывод из эксплуатации. В дальнейшем речь пойдет о практических приемах и более общих методах, которые необходимы для корректного завершения каждой из этих стадий в соответствии с различными подходами. При этом методология может включать применение моделей, методов и средств. Модели – более формальное представление элементов или этапов, необходимых для реализации действий по разработке ЖЦ программных систем. Это прежде всего математические или другие формальные модели, скажем, модель виртуальной машины, функционирующей в среде Microsoft.NET, во многом основана на абстрактной машине, разработанной Юрием Гуревичем (специалист Microsoft Research). Модель носит формальный характер – она является математической моделью, основанной на понятии «состояние».

Кроме того, методология может включать методы, т. е. техники, которые являются менее формализованными. Одним из примеров может являться подход Microsoft Solution Framework, который содержит так называемые вехи (milestones) и результаты (deliverables). Кроме того, методология может включать (и в случае корпоративных систем, как правило, включает) применение специфических инструментальных средств, которые поддерживают весь жизненный цикл ПО. Это и анализ и разработка требований, и проектирование, преимущественно в форме диаграммирования, составления различных UML-диаграмм, кодирование и тестирование, Microsoft использует целый ряд специальных средств тестирования при реализации подхода MSF – реализация, отладка. Одним из примеров является Microsoft Visual Studio.NET, также поддерживается командная работа на основе Teamsystem или Teamsuit. Примерами классов таких средств являются средства быстрого прототипирования (rapid application development), CASE-средства компьютерной поддержки и разработки программного обеспечения или автоматизированной поддержки разработки ПО. Системы управления корпоративным контентом и целый ряд классов других систем.

Продолжим описание методологий разработки информационных систем и попробуем сосредоточиться на их пригодности – пригодности рассматриваемых классов методологии разработки информационных систем в отношении корпоративных систем. Если говорить о международных стандартах или методологиях, то это прежде всего IDEF-диаграммы и подходы, связанные со стандартом ISO. Федеральные российские стандарты – это стандарты ГОСТ и ESPD. В НИУ ВШЭ есть внутренний стандарт для производства документации, он достаточно четко отслеживается, даже при создании студентами курсовых проектов документация готовится в этих форматах.

Существует также целый ряд корпоративных стандартов, которые используются иногда несколько шире, чем предполагают пределы этих корпораций, – Rational Unified Process (RUP), который используется в и за пределами IBM, MSF, используемый преимущественно в Microsoft.

Есть подход, который используется внутри корпорации Oracle, – CDM (Custom Development Method), который тоже во многом является корпоративным и вне стен Oracle, как правило, не используется.

Перечисленные подходы RUP, MSF, CDM можно отнести к корпоративным: они достаточно всеобъемлющи, широки и действительно охватывают полный жизненный цикл программных систем корпоративного типа, вполне применимы и по качеству подготовки документации, и по характеру и масштабу процессов для получения полномасштабных корпоративных информационных систем. Другие подходы, такие как Agile, eXtreme Programming (XP), Scrum, являются в некотором смысле ограниченными, в частности потому, что не всегда поддерживают полномасштабную документацию, и выход по проекту в полном смысле этого слова не может быть назван корпоративным программным решением. Эти подходы хороши для проектов с большой неопределенностью, которые характеризуются высокими рисками, когда изначально традиционные методологии, перечисленные в разделе корпоративных, могут не вполне адекватно работать. На самом деле нет гарантии, что сработает и один из этих подходов, но все же они разрабатывались специально для того, чтобы вести такие высокорисковые, сложные и неопределенные проекты. Конечно, в полном смысле такие подходы, как Agile, X P, Scrum, нельзя назвать корпоративными. Они не приводят к решениям корпоративного типа[1]1
  Более подробно см.: Зыков С.В. Проектирование интернет-порталов. М.: МФТИ, 2005.


[Закрыть]
.

Таким образом, существует целая иерархия подходов к разработке систем. При этом то, что называется моделями ЖЦ (каскадная, спиральная модель) и методологии (такие как RUP, XP) – это во многом параллельные направления разработки корпоративных информационных систем. То есть работая в рамках RUP или, скажем, MSF, можно вести проектирование ИС по спиральной или каскадной модели. Эти понятия не являются взаимоисключащими, скорее они дополняют друг друга. В этой связи модели и методологии являются понятиями ортогональными. Остановимся на тех методологиях, которые представляют основной интерес с точки зрения проектирования информационных систем и применимости для корпоративных ИС.

Первые подходы – это ГОСТ, ISO, т. е. стандарты. Это достаточно всеобъемлющий список документов, которые призваны поддерживать процессы проектирования и разработку программных продуктов корпоративного типа. Однако в практике проектирования часто это идет вразрез с интересами и требованиями заказчика, т. е. часто проектирование и подготовка полномасштабной документации по ГОСТ и ESPD являются избыточными, и западные стандарты ряд документов не поддерживает или поддерживает в ограниченном объеме.

В следующих главах будут более подробно рассмотрены RUP, MSF, CDM и гибкие методы Agile, X P, Scrum, которые в определенном смысле и в определенной степени могут применяться для корпоративных систем и при этом являются достаточно прагматичными. Если говорить о RUP, он может включать как каскадный, так и спиральный вариант проектирования с точки зрения модели жизненного цикла, но в целом он основан на итеративном подходе и включает быстрое прототипирование. Быстрое прототипирование, в принципе, можно выделить как модель жизненного цикла, но эта модель не является самостоятельной – она не поддерживает разработку боевого кода программной системы, т. е. не позволяет получить достаточно хорошо документированный и надежный код с точки зрения работоспособности и количества ошибок. Кроме того, этот код недостаточно масштабируем, он не рассчитан на большое количество одновременных пользователей и на те функциональные ограничения по количеству пользователей, по пропускной способности сети, по нагрузке на серверы программного обеспечения, по работе с базами данных, которые будут испытывать полномасштабные версии корпоративной информационной системы. Поэтому быстрое прототипирование достаточно хорошо как дополнительный подход, метод и модель жизненного цикла, который применяется в рамках RUP вместе с итеративным подходом. Этапы жизненного цикла здесь называются потоками. В явном виде выделяются роли. Ниже будет подробнее изложено об этом и о том, как производится документация, какие артефакты процессов, связанных с RUP, важны для ИС, корпоративных ИС.

Другой подход связан с синтезом каскадной и спиральной моделей – это MSF. Важные аспекты этого подхода – синхронизация и стабилизация. В основе проектирования программного обеспечения по этой схеме лежит процессный подход. Процессы, активности будут описаны подробнее в главе, которая будет посвящена этой тематике.

Еще один менее известный и используемый подход, более жесткий с точки зрения детерминированности и определенности этапов ЖЦ и связанный с каскадной моделью преимущественно – это Oracle CDM. Он используется для производства программных систем, в том числе и корпоративных программных систем, на основе продуктов Oracle – это Oracle Enterprise/Database Server, Oracle Business Suit, семейство модулей, которые предназначены для ERP, учета, планирования и управления корпоративными ресурсами: людскими, финансовыми и производственными ресурсами, прошлым документооборотом и целым рядом других ресурсов. При внедрении Oracle Applications сейчас вполне может использоваться этот подход. Также важно, что он включает прототипирование, это позволяет облегчить и удешевить процессы проектирования.

Гибкие методологии, о которых мы будем говорить отдельно, – Agile, X P, Scrum. Они основаны на итеративном подходе к ЖЦ, т. е. последовательном уточнении программного продукта по мере согласованием с пользователем требований к нему. Поскольку продукты, которые разрабатываются в рамках этих методологий, имеют изначально достаточно высокую степень неопределенности, в этой связи важно понятие рефакторинга, или последовательного улучшения кода. Также достаточно распространенное применение получили так называемые лучшие практики, или некоторые неформальные критерии и приемы разработки программного обеспечения. Неформальные потому, что сложно разработать количественные методы оценки этих критериев и в ряде подходов эти практики могут использоваться как в полном объеме, так и в некотором подмножестве. Эти подходы наиболее гибки.

Нужно заметить, что и MSF, и RUP имеют некий диапазон возможных вариаций для разработки программных систем того или иного класса и масштаба. То есть, в принципе, можно использовать MSF и RUP не только для корпоративных систем, но и с некоторыми ограничениями и упрощениями – для систем меньшего класса. Для этого также существуют специальные ограничения, специальные подходы – так сказать, урезанные, сокращенные методологии. Такие подходы позволяют сэкономить на жизненном цикле, на производственном процессе как по времени, так и по людским ресурсам, а в итоге – по стоимости.

Завершая рассказ о введении в корпоративные информационные системы, нужно сделать следующие основные выводы. Понятие системы возникает, когда речь идет о корпорации – большой, территориально распределенной производственной структуре с общими бизнес-задачами, но с различными направлениями деятельности, с различными языками реализации, т. е. требуется локализация для разных стран тех систем, которые внедряются. Вообще говоря, программное обеспечение, которое производится для корпорации, представляет собой комплекс систем, которые нацелены на анализ, учет, планирование и управление различными областями деятельности этой корпорации. При этом такой комплекс имеет достаточно сложную схему взаимодействия. Одним из возможных решений по объединению такого рода систем является корпоративный портал. Эти программные компоненты создаются на основе различных архитектурных подходов. Это могут быть мейнфреймы, системы на основе архитектуры файл – сервер, клиент – сервер, интернет-архитектуры, различных технологий баз данных, например Oracle, Microsoft и т. д. Это могут быть системы, которые хранят информацию различной степени структурированности: хорошо структурированные реляционные таблицы, слабо структурированные аудиовидеоданные, отсканированные документы с нечетко определенными полями и т. д. Поэтому схемы взаимодействия элементов этого комплекса достаточно сложны. И для того чтобы понимать важность этих задач, необходимо представлять себе сложность. Это терабайты информации, в ряде случаев – уже петабайт. Так, скажем, информационные системы корпорации Intel в своей совокупности представляют уже несколько петабайт, т. е. крайне большой объем информации. В этой связи корпоративные информационные системы представляют собой достаточно сложный объект для исследования. Такие системы достаточно быстро растут: за пять лет объемы данных примерно удваиваются. То есть можно говорить о быстром росте объемов данных, в этой связи еще сложнее становится управлять такими большими программными комплексами.

Это только некоторые аспекты. Вообще разработка информационных систем – это многоаспектный процесс. В течение разработки информационная система проходит целый ряд стадий, связанных с так называемым жизненным циклом. Это и анализ и спецификация требований, и проектирование – первичное и детальное, и реализация, тестирование, интеграция, передача заказчику в эксплуатацию, сопровождение. То есть это достаточно сложный процесс последовательно сменяющих друг друга стадий. Тем не менее этот процесс является замкнутым и итерационным: ряд стадий при отдельных подходах, скажем, при спиральной, эволюционной, инкрементной моделях, последовательно повторяется. Конечно, для того чтобы говорить о корпоративных системах, нужно достаточно детально и полно представлять себе все этапы этого жизненного цикла, взаимодействие этих этапов и ту документацию, которая производится на каждом этапе и является во многом основой такого (в том числе документального) взаимодействия. При каскадном подходе нельзя перейти к следующему этапу, если предыдущий этап документально не закрыт и на соответствующем документе, который подтверждает корректность и финализацию этого этапа, не появляется подпись ответственного лица. В этой связи нужно представлять себе всю схему ЖЦ, для того чтобы корректно выбрать модели, методы и средства, которые включают в себя те методологии проектирования КИС, о которых мы будем говорить дальше.

Остановися подробнее на жизненном цикле ПО (ЖЦ ПО). В начале главы уже были упомянуты его основные этапы. Фазы, которые связаны с разработкой программных систем, включают: анализ и спецификацию требований к программному продукту, проектирование программного продукта – первичное и детальное, уточненное, реализацию и тестирование элементов или модулей отдельного программного продукта, интеграцию или сборку этих модулей в частичный или полный программный продукт вместе с интеграционным тестированием, передачу заказчику после приемочных тестов, промышленную или опытную эксплуатацию, которая называется сопровождением и занимает по времени и средствам основную часть жизненного цикла, и, наконец, вывод из эксплуатации. Для реализации этого жизненного цикла применяются различные модели, методы и инструментальные средства. Подробнее рассмотрим основные этапы ЖЦ.

Прежде всего определим, что такое ЖЦ и в чем состоят его особенности для систем корпоративного типа. Ведь речь идет о действительно больших системах, которые включают терабайты данных разных степеней структурированности, географически распределены по земному шару и между которыми нужно наладить взаимодействие для получения консолидированной отчетной информации по основным видам корпоративных ресурсов. Будут рассмотрены основные этапы ЖЦ: анализ и спецификация требований, эскизное и детальное проектирование, реализация и тестирование, сопровождение и вывод из эксплуатации – и экономическая специфика этапов ЖЦ ПО. При этом будет упомянуто не только о стоимости затрат, но и об их структуре, на основе анализа большого количества проектов, который был произведен в частности компанией HP и другими компаниями, здесь будут приведены оценки, сделанные Карнеги-Мелонским университетом. И, что очень важно, будет рассмотрена связь этапов ЖЦ с различными моделями.

Модели, методы и инструментальные средства – это, так сказать, три кита, три основных составляющих, на которых стоит все проектирование, разработка корпоративных, в том числе информационных, систем. Эффективная разработка немыслима без использования средств автоматизированного проектирования, или CASE-средств. При описании производства как промышленного процесса необходимо упомянуть о тех метриках, которые позволяют определить и ограничить программный продукт и приходить к определенным выводам на основании анализа этих метрик. Это позволит ответить на вопросы: следует ли уже прекратить сборочное тестирование и начинать тестирование продукта, достаточно ли качественным является этот продукт, не превосходит ли существующее количество ошибок некое пороговое значение.

Как оценить сложность ПО? Достаточно ли, скажем, для этого ограничиться количеством строк кода? Или существуют другие метрики оценки? Например, количество операторов, операндов и т. д. Как пользоваться этими метриками и насколько они эффективны? Ведь процесс производства ПО должен быть конвейерным, таким, чтобы методологии и модели работали для большого количества программных продуктов и проектирование проводилось по единообразной схеме.

Итак, в чем заключается жизненный цикл программного обеспечения, какие имеются у него составляющие, в чем состоит его экономика, инструментарий и метрики.

В разработке ПО существуют определенные сложности и проблемы, которые нужно решать со стороны как разработчика, так и системного архитектора и даже руководителя программного проекта. Необходимо достичь определенного уровня качества, которое связано с теми метриками, о которых уже было сказано: порог ошибок, интерфейс пользователя, эргономичность, масштабируемость, количество одновременных пользователей, количество транзакций, время реакции системы и объем БД. Программный продукт должен удовлетворять этим метрикам при определенном дефиците ресурсов, имеющем место в любом проекте и который в любом случае достаточно жестко контролируется в ходе программных проектов. Это возрастающая сложность программных систем. Корпоративные системы – это десятки взаимодействующих систем, каждая из которых объединяет зачастую сотни первичных сущностей и часто терабайты данных, т. е. это очень сложные программные системы, которые достаточно быстро растут и которым необходимо взаимодействовать друг с другом.

В ходе выполнения программных проектов приходится часто сталкиваться с нехваткой ресурсов: людских, временных, финансовых. Происходит постоянное взаимодействие с заказчиком, который часто изменяет требования, и в ряде случаев, эти изменения могут носить для разработчика достаточно сложный и плохо предсказуемый характер, иногда эволюционный, иногда революционный. При этом необходимо, в зависимости от пути или степени изменения этих сложностей и требований, корректировать модели ЖЦ и, соответствующим образом, очередность стадий ЖЦ программных продуктов.

Еще один важный аспект – это проектная команда, взаимодействие большого количества участников. Под участниками в ряде случаев понимаются представители не только разработчика, но и заказчика, которые входят в состав software quality assurance – группы контроля качества продукта. Если даже исключить их из рассмотрения, а в ряде методологий, в особенности гибких (Agile, X P, Scrum), эти представители присутствуют и играют достаточно активную роль, то в любом случае на стороне разработчика есть целая проектная команда (может быть не одна), работу которой нужно координировать. В больших программных системах это большой объем человеко-часов и большое количество исполнителей с разными мотивациями, целями и задачами. В этом смысле, при большом количестве участников, необходимо управлять процессом, привлекая к этому CASE-средства (автоматизированного проектирования) – это тоже достаточно сложно. При этом важной проблемой является моральное устаревание программного обеспечения.

В следующих главах будет подробнее изложено о понятии Software Engineering (программная инженерия), которое возникло в конце 1960-х гг. на конференции NATO, когда обсуждалась аналогия между любым процессом промышленного производства (в частности, строительством мостов) и строительством программного обеспечения, программной архитектурой. Вообще достаточно часто в литературе, связанной с ПО, возникают аналогии между архитектурным строительством сооружений, зданий, мостов и программными проектами. В отношении Software Engineering – тут не все так просто. Ряд методов, которые работают в первом случае, не подходят для программной инженерии. Программное обеспечение морально устаревает – и это происходит достаточно быстро. Посмотрим, например, на скорость смены ОС Windows – это происходит примерно раз в 5 лет, может и чаще. В то же время многие дома и мосты морально не устаревают гораздо дольше, в течение сотен лет. Таким образом, проблемы разработки ПО во многом более динамичны, чем проблемы целого ряда отраслей реального сектора экономики. Кроме того, разработка ПО растет высокими темпами. Для ряда компаний это направление является единственным, основным, определяющим. Необходимо успеть до того, как выйдут на рынок продукты конкурентов, опередить их и обеспечить высокое качество продукции, совместив его с достаточно быстрым вводом в эксплуатацию. Кроме того, это очень большое количество новых отраслей народного хозяйства. Достаточно сказать о такой новой отрасли, как нанотехнологии – это очень быстрая, конкурентная отрасль, которая затрагивает целый ряд промышленных технологий и направлений, требует оперативного знакомства предметных экспертов и системных аналитиков с совершенно новыми понятиями. Таким образом, получается достаточно большое количество взаимосвязанных и взаимодополняющих проблем, которые существенно осложняют разработку ПО, особенно в корпоративных системах.

Графическое представление ограничений на разработку приложений можно описать следующим образом. Это некоторая модификация традиционного проектного треугольника, который связан с затратами времени, средств и функционала. Приблизительно можно увидеть это как три оси. Где-то внутри этого треугольника находится оптимальное сочетание этих параметров, которое и удается обеспечить при адекватном сочетании моделей, методов и средств проектирования корпоративных информационных систем и программных приложений в целом.



скачать книгу бесплатно

страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Поделиться ссылкой на выделенное