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Quality Goal Oriented Architectural Design and Traceability for Evolvable Software Systems
Softwaresysteme werden heute z.B. aufgrund sich ändernder Geschäftsprozesse
oder Technologien mit häufigen Veränderungen konfrontiert. Die Software und
speziell ihre Architektur muss diese Ă„nderungen zur dauerhaften Nutzbarkeit
ermöglichen.Während der Software-Evolution können Änderungen zu einer
Verschlechterung der Architektur fĂĽhren, der Architekturerosion. Dies
erschwert oder verhindert weitere Ă„nderungen wegen Inkonsistenz oder
fehlendem Programmverstehen. Zur Erosionsvermeidung müssen Qualitätsziele
wie Weiterentwickelbarkeit, Performanz oder Usability sowie die
Nachvollziehbarkeit von Architekturentwurfsentscheidungen berĂĽcksichtigt
werden. Dies wird jedoch oft vernachlässigt.Existierende Entwurfsmethoden
unterstützen den Übergang von Qualitätzielen zu geeigneten
Architekturlösungen nur unzureichend aufgrund einer Lücke zwischen Methoden
des Requirements Engineering und des Architekturentwurfs. Insbesondere gilt
dies fĂĽr Weiterentwickelbarkeit und die Nachvollziehbarkeit von
Entwurfsentscheidungen durch explizite Modellabhängigkeiten.Diese Arbeit
präsentiert ein neues Konzept, genannt Goal Solution Scheme, das
Qualitätsziele über Architekturprinzipien auf Lösungsinstrumente durch
explizite Abhängigkeiten abbildet. Es hilft somit, Architekturlösungen
entsprechend ihrem Einfluss auf Qualitätsziele auszuwählen. Das Schema wird
speziell hinsichtlich Weiterentwickelbarkeit diskutiert und ist in ein
zielorientiertes Vorgehen eingebettet, das etablierte Methoden und Konzepte
des Requirements Engineering und Architekturentwurfs verbessert und
integriert. Dies wird ergänzt durch ein Traceability-Konzept, welches einen
regelbasierten Ansatz mit Techniken des Information Retrieval verbindet.
Dies ermöglicht eine (halb-) automatische Erstellung von Traceability Links
mit spezifischen Linktypen und Attributen fĂĽr eine reichhaltige Semantik
sowie mit hoher Genauigkeit und Trefferquote.Die Realisierbarkeit des
Ansatzes wird an einer Fallstudie einer Software fĂĽr mobile Serviceroboter
gezeigt. Das Werkzeug EMFTrace wurde als eine erweiterbare Plattform
basierend auf Eclipse-Technologie implementiert, um die Anwendbarkeit der
Konzepte zu zeigen. Es integriert Entwurfsmodelle von externen CASE-Tools
mittels XML-Technologie in einem gemeinsamen Modell-Repository, wendet
Regeln zur Linkerstellung an und bietet Validierungsfunktionen fĂĽr Regeln
und Links.Today software systems are frequently faced with demands for changes, for
example, due to changing business processes or technologies. The software
and especially its architecture has to cope with those frequent changes to
permanently remain usable.During software evolution changes can lead to a
deterioration of the structure of software architectures called
architectural erosion, which hampers or even inhibits further changes
because of inconsistencies or lacking program comprehension. To support
changes and avoid erosion, especially quality goals, such as evolvability,
performance, or usability, and the traceability of design decisions have to
be considered during architectural design. This however often is
neglected.Existing design methods do not sufficiently support the
transition from the quality goals to appropriate architectural solutions
because there is still a gap between requirements engineering and
architectural design methods. Particularly support is lacking for the goal
evolvability and for the traceability of design decisions by explicit model
dependencies.This thesis presents a new concept called Goal Solution
Scheme, which provides a mapping from goals via architectural principles to
solution instruments by explicit dependencies. Thus it helps to select
appropriate architectural solutions according to their influence on quality
goals. The scheme is discussed especially regarding evolvability, and it is
embedded in a goal-oriented architectural design method, which enhances and
integrates established methods and concepts from requirements engineering
as well as architectural design. This is supplemented by a traceability
concept, which combines a rule-based approach with information retrieval
techniques for a (semi-) automated establishment of links with specific
link types and attributes for rich semantics and a high precision and
recall.The feasibility of the design approach has been evaluated in a case
study of a software platform for mobile robots. A prototype tool suite
called EMFTrace was implemented as an extensible platform based on Eclipse
technology to show the practicability of the thesis' concept. It integrates
design models from external CASE tools in a joint model repository by means
of XML technology, applies rules for link establishment, and provides
validation capabilities for rules and links