Структурное и объектно-ориентированное программирование в проектировании программного обеспечения распределенных информационных систем

Проектирование программного обеспечения распределенных информационных систем

Проектирование программного обеспечения информационных систем требует большой и трудоемкой работы. Современные крупные проекты информационных систем характеризуются, следующими особенностями:

сложность описания (достаточно большое количество функций, процессов, элементов данных и сложные взаимосвязи между ними), требующая тщательного моделирования и анализа данных и процессов;

наличие совокупности тесно взаимодействующих компонентов (подсистем), имеющих свои локальные задачи и цели функционирования (например, традиционных приложений, связанных с обработкой транзакций и решением регламентных задач, и приложений аналитической обработки (поддержки принятия решений), использующих нерегламентированные запросы к данным большого объема);

отсутствие прямых аналогов, ограничивающее возможность использования каких-либо типовых проектных решений и прикладных систем;

необходимость интеграции существующих и вновь разрабатываемых приложений;

функционирование в неоднородной среде на нескольких аппаратных платформах;

разобщенность и разнородность отдельных групп разработчиков по уровню квалификации и сложившимся традициям использования тех или иных инструментальных средств;

существенная временная протяженность проекта, обусловленная, с одной стороны, ограниченными возможностями коллектива разработчиков, и, с другой стороны, масштабами организации-заказчика и различной степенью готовности отдельных ее подразделений к внедрению ИС.

Для успешной реализации проекта объект проектирования должен быть прежде всего адекватно описан, должны быть построены полные и непротиворечивые функциональные и информационные модели информационной системы. Однако до недавнего времени проектирование информационных систем выполнялось в основном на интуитивном уровне с применением неформализованных методов, основанных на искусстве, практическом опыте, экспертных оценках и дорогостоящих экспериментальных проверках качества функционирования информационных систем. Кроме того, в процессе создания и функционирования информационных систем информационные потребности пользователей могут изменяться или уточняться, что еще более усложняет разработку и сопровождение таких систем.

Перечисленные факторы способствовали развитию исследований в области методологии программирования. Программирование обрело черты системного подхода с разработкой и внедрением языков высокого уровня, методов структурного и модульного программирования, языков проектирования и средств их поддержки, формальных и неформальных языков описаний системных требований и спецификаций и т. д.

Для целенаправленного выполнения проекта должен быть выполнен ряд работ, различных как по своему назначению, так и по квалификационным требованиям, предъявляемым к разработчикам. Иными словами, в ходе развития проекта командой разработчиков выполняются те или иные функции.

Функции, выполняемые разработчиками, — понятие неформализованное. В разных проектах оно может обретать свое содержание. Тем не менее типовые функции, которые предполагают практически все программные проекты, можно перечислить. Так, в любом программном проекте есть функции кодирования, т. е. записи программы на алгоритмическом языке по имеющимся спецификациям, анализа требований, т. е. выявления истинной потребности в создаваемой программе, тестирования и отладки. В рамках деятельности менеджера любого проекта необходимо организовать распределение функций проекта между исполнителями. Вполне естественно считать эти действия одной из функций менеджера. В результате ее выполнения члены команды, выполняющей проект, начинают играть соответствующие роли.

Состав и значимость ролей разработчиков и тех, кто с ними связан, различаются в зависимости от выполняемого проекта, от коллектива исполнителей, принятой технологии, от других факторов. Неоднозначность выбора ролей приводит к тому, что их список часто становится большим (иллюстрацией тому может служить первая редакция документации по Rational Unified Processing (RUP), в которой определено свыше 20 ролей; в последующих версиях документа это число сокращено до обозримого уровня [30]). Чрезмерное увеличение числа есть следствие отождествления роли и функции и, соответственно, игнорирования понятия родственности функций. В то же время, если ролей выбрано недостаточно, есть опасность, что не все нужные в проекте функции будут охвачены планированием и управлением.

Разработка современного программного комплекса представляет собой сложный и длительный процесс, который состоит из следующих этапов:

Предпроектные исследования, или анализ;

Проектирование и подготовка спецификаций;

Программирование, или кодирование;

Отладка;

Тестирование.

Во время предпроектного исследования собирается информация о предметной области, подбираются исходные данные и определяются функциональные требования к системе. Изучаются необходимые потребительские характеристики разрабатываемого программного обеспечения.

На этапе проектирования широко используется литература, стандарты и нормативные документы. Рассматриваются различные варианты реализации тех или иных функций и выбираются оптимальные. Здесь же разрабатывается архитектура, программный комплекс разбивается на подсистемы, определяются способы их взаимодействия. Результатом этого этапа является документация, с которой можно приступать к программированию, а именно: блок-схемы, SDL-диаграммы, функциональные схемы, описания алгоритмов.

На стадии программирования, или кодирования, происходит воплощение всех наработок, сделанных на предыдущем этапе в работающую систему. Все действия фиксируются как на уровне комментариев в исходных кодах программ, так и в проектной документации. Необходимо организовать процесс таким образом, чтобы в любой момент времени был возможен откат на несколько шагов назад.

Отладка тесно связана с программированием, эти этапы разделяются весьма условно. Отладка может производиться либо непосредственно на оборудовании, для которого предназначено разрабатываемое программное обеспечение, либо на различных эмуляторах. После программирования и отладки должна быть получена законченная рабочая система.

Тестирование представляет собой проверку всех функциональных возможностей разработанного программного обеспечения на том оборудовании, для которого оно разрабатывалось и в условиях, максимально приближенных к реальным. Важным моментом, обеспечивающим объективность, является необходимость проведения тестирования людьми, не участвовавшими в программировании.

На каждом этапе применяются специализированные средства разработки: во время разработки алгоритмов и архитектуры в основном используются различные редакторы; при программировании применяются компиляторы и линковщики, при отладке — отладчики, при тестировании может использоваться специальное тестовое оборудование. В самом простом случае, без какой-либо автоматизации, все перечисленные средства являются автономными и никак не связанны между собой.

Кроме чисто технических задач процесс разработки программного обеспечения, включает также функции планирования и управления, а в условиях распределённого проектирования эти функции становятся особенно актуальными. В рамках планирования производится определение временных параметров проектирования, распределение подсистем между коллективами разработчиков. Кроме того, в течение всего процесса разработки необходимо отслеживать текущее состояние проекта для осуществления контроля и оперативного управления, а также для обеспечения синхронизации проектных процедур.

Исходя из вышесказанного, схема процесса создания программного комплекса будет выглядеть следующим образом (Приложение Г).