SPL: 가변성 모델링 (Variability Modeling) - 재사용성과 유연성 극대화

소프트웨어 제품 라인(SPL)에서 가변성 모델링(Variability Modeling)은 제품군 내에서 가변성(Variability)을 정의하고 관리하는 중요한 과정입니다. 가변성 모델링을 통해 다양한 제품군에서 공통 요소와 가변 요소를 명확하게 구분하고, 각 제품의 특성에 맞는 변형을 효율적으로 관리할 수 있습니다. 이는 SPL의 재사용성과 유연성을 극대화하기 위한 핵심 활동입니다.

 

1. 가변성(Variability)이란?

가변성은 제품군 내의 여러 소프트웨어 제품들이 서로 다른 요구사항이나 특징을 가질 수 있도록 지원하는 개념입니다. SPL에서는 하나의 공통 플랫폼을 기반으로 다양한 제품을 개발하게 되는데, 이때 제품마다 달라질 수 있는 부분을 가변성이라고 합니다.

 

가변성의 두 가지 주요 요소:

• 고정 요소(Commonality): 모든 제품에서 공통으로 사용되는 요구사항, 기능, 아키텍처 등을 의미합니다. 이는 재사용 가능한 부분입니다.
• 가변 요소(Variability): 각 제품에서 다르게 적용될 수 있는 부분을 의미합니다. 이는 특정 제품군의 요구에 따라 달라질 수 있는 요소입니다.

 

2. 가변성 모델링(Variability Modeling)이란?

가변성 모델링은 다양한 제품군 내에서 가변성을 명확하게 정의하고 이를 시각적으로 표현하는 방법입니다. 가변성 모델링은 제품 간 차이를 체계적으로 관리하고, 이를 통해 효율적인 개발과 유지보수를 지원합니다.

가변성 모델링은 가변성을 구조화하고, 제품이 가진 여러 선택 사항을 관리할 수 있도록 도와줍니다. 이를 통해 소프트웨어 개발자는 공통적으로 재사용 가능한 부분과 달라질 수 있는 부분을 쉽게 식별하고, 유연성 있는 개발을 할 수 있습니다.

 

3. 가변성 모델링의 주요 개념

가변성 모델링은 가변성을 정의하고 표현하기 위해 몇 가지 주요 개념을 사용합니다.

주요 개념	설명
가변점 (Variation Points)	• 가변점은 제품 간에 달라질 수 있는 부분을 정의하는 지점입니다. 즉, 소프트웨어의 어느 부분에서 선택을 해야 하거나, 달라질 수 있는지를 나타냅니다. • 예를 들어, 차량 도메인에서 엔진 유형이 가변 요소가 될 수 있습니다. 스포츠카와 일반 차량에서 사용할 엔진 유형이 다르기 때문입니다.
가변값 (Variants)	• 가변값은 특정 가변 요소에서 선택 가능한 대안들을 의미합니다. 가변 요소가 무엇으로 달라질 수 있는지에 대한 구체적인 선택 사항입니다. • 예를 들어, 엔진 유형이 가변 요소일 경우, 고성능 엔진과 일반 엔진이 선택지가 될 수 있습니다.
제약 조건 (Constraints)	• 제약 조건은 선택지 간의 제약 사항을 정의하는데 사용됩니다. 특정 선택지를 선택할 때 다른 선택지에 영향을 미치는 규칙을 설정할 수 있습니다. • 예를 들어, 고성능 엔진을 선택하면 고성능 냉각 시스템도 함께 사용해야 한다는 제약 조건이 있을 수 있습니다.
공통성 (Commonality)	• 공통성은 모든 제품에서 공통적으로 적용되는 부분을 정의합니다. 이는 제품군 내에서 변하지 않는 요구사항이나 기능을 나타냅니다. • 예를 들어, 모든 차량에 기본적으로 탑승자 안전 시스템이 포함된다면, 이는 공통성 요소가 됩니다.

 

4. 가변성 정의 및 모델링 주요 활동 

4.1 가변점(Variation Point) 설계

가변점은 제품군 내에서 달라질 수 있는 지점을 정의하는 요소입니다. 이는 제품마다 달라질 수 있는 기능이나 특성, 아키텍처 요소 등을 식별하는 데 사용됩니다. 가변점을 정확하게 설계하는 것은 가변성 관리의 첫 번째 단계입니다.

4.1.1 가변점 식별

가변점을 설계하기 위해서는 먼저 시스템에서 달라질 수 있는 부분을 식별해야 합니다. 그러나 초기에는 어떤 가변값이 어떤 가변점과 관계 있는지 명확하지 않습니다. 따라서 가변값들의 가변성 주제(subject)를 고려하여 적절한 가변점을 식별할 수 있습니다. 가변점은 일반적으로 다음과 같은 가변성 주제의 범주를 고려할 수 있습니다.

• 기능적 가변성: 제품군 내에서 제공하는 기능이 달라질 수 있는 부분. 예를 들어, 스포츠카에서는 고성능 엔진을 사용하고, 일반 차량에서는 표준 엔진을 사용할 수 있습니다.
• 비기능적 가변성: 성능, 보안, 확장성 등 비기능적 요구사항에서 발생하는 가변성. 예를 들어, 전기차는 배터리 관리 시스템에 더 많은 비기능적 요구사항을 가질 수 있습니다.
• 구조적 가변성: 시스템 아키텍처나 구성 요소 간의 관계가 달라질 수 있는 부분. 예를 들어, 중앙 집중형 시스템과 분산형 시스템 간의 아키텍처 차이.

4.1.2 가변점의 명확한 정의

식별된 가변점은 명확하게 정의되어야 합니다. 가변점은 어디에서 달라질 수 있는지, 어떤 부분이 제품마다 다르게 구현될 수 있는지를 구체적으로 명시해야 합니다.

• 식별 이름(가변성 주제): 가변점에 명확한 이름을 부여합니다. (예: “엔진 타입”, “보안 레벨”, “인포테인먼트 시스템”)
• 설명: 가변점이 나타나는 맥락과 시스템 내에서 어떻게 달라질 수 있는지 설명합니다. (예: “엔진 타입 가변점은 스포츠카와 일반 차량 간에 다르게 선택될 수 있으며, 스포츠카는 고성능 엔진을, 일반 차량은 표준 엔진을 사용할 수 있다.”)
• 관련 제품군: 가변점이 적용되는 제품군이나 시스템을 명시합니다. (예: “이 가변점은 스포츠카, 전기차, 일반 차량 제품군에 적용된다.”)

4.1.3 가변점의 조건 및 트리거

가변점이 어떤 조건에서 활성화되는지, 즉 가변점이 언제 선택되어야 하는지 정의해야 합니다.

• 조건: 특정 제품군이나 상황에서 가변점이 활성화될 조건을 정의합니다. (예: “전기차일 경우, 배터리 관리 시스템 가변점이 활성화된다.”)
• 트리거: 가변점이 언제, 어떻게 선택될지를 나타내는 트리거를 정의합니다. (예: “사용자가 차량 주문 시 엔진 성능을 선택하면, 해당 가변점이 활성화된다.”)

4.2 가변값(Variants) 설계

가변값(Variants)은 가변점에서 선택 가능한 구체적인 대안을 의미합니다. 가변점이 정의된 후, 해당 가변점에서 사용할 수 있는 각각의 대안을 설계하는 단계입니다.

4.2.1 가변값의 식별

가변점에서 선택할 수 있는 모든 가능한 값을 나열합니다. 이 가변값은 제품마다 달라질 수 있으며, 각 가변값은 해당 가변점의 구체적인 구현을 의미합니다.

• 가변값의 이름: 가변값에 명확한 이름을 부여합니다. (예: “고성능 엔진”, “일반 엔진”, “프리미엄 보안 레벨”, “기본 보안 레벨”)
• 설명: 가변값이 구체적으로 무엇을 의미하며, 어떤 특성을 가지는지 설명합니다. (예: “고성능 엔진은 더 높은 마력과 연료 소비 최적화를 제공한다.”)

4.2.2 가변값의 선택 기준

각 가변값이 언제 선택될지 기준을 정의해야 합니다. 가변값 선택 기준은 사용자 요구, 비즈니스 요구, 기술적 요구 등에 따라 달라질 수 있습니다.

• 선택 기준: 가변값이 어떤 조건에서 선택될지 명시합니다. (예: “스포츠카의 경우, 고성능 엔진이 기본 선택으로 제공되며, 추가 비용 없이 제공된다.”)
• 우선순위: 가변값 간의 우선순위를 설정합니다. 가변값 선택 시 우선적으로 고려될 항목이 있는지 명확히 합니다. (예: “고성능 엔진은 표준 옵션이며, 고객이 기본 엔진을 요청하지 않는 한 기본적으로 선택된다.”)

4.2.3 가변값의 관계 정의

가변값 간의 관계를 정의해야 합니다. 가변값이 서로 상호 배타적인지, 동시에 선택 가능한지, 또는 다른 값과 의존성이 있는지를 명확히 해야 합니다.

• 상호 배타성: 특정 가변값이 선택될 때 다른 가변값이 선택될 수 없는지를 정의합니다. (예: “고성능 엔진과 일반 엔진은 상호 배타적으로 선택된다.”)
• 선택적 관계: 여러 가변값이 동시에 선택될 수 있는 경우를 정의합니다. (예: “기본 안전 시스템과 고급 안전 시스템은 동시에 선택될 수 있다.”)
• 의존성: 가변값이 다른 선택지에 의존하는 경우를 정의합니다. (예: “고성능 엔진을 선택한 경우, 고성능 냉각 시스템도 선택해야 한다.”)

4.2.4 가변값의 구현과 제약

각 가변값이 어떻게 구현되는지 구체적으로 설계하고, 해당 가변값의 구현에 필요한 제약 조건을 정의합니다.

• 구현 상세: 각 가변값이 시스템 내에서 어떻게 구현될지를 설명합니다. (예: “고성능 엔진은 엔진 제어 모듈에서 추가 연료 소비 최적화 알고리즘을 적용한다.”)
• 제약 조건: 가변값 선택 시 발생할 수 있는 기술적 제약이나 상호작용 제약을 정의합니다. (예: “고성능 엔진은 특정 배기 시스템과 호환되어야 하며, 냉각 시스템도 추가 구성해야 한다.”)

4.3 가변값 의존 관계 결정

4.3.1 의존 관계 결정의 중요성

의존 관계는 가변점과 가변값이 서로 어떻게 연결되어 있는지를 정의합니다. 가변성 모델에서 각 가변점이나 가변값이 독립적으로 선택될 수 있는지, 또는 다른 가변성 요소에 의존하여 선택되는지를 명확히 해야 합니다.

• 충돌 방지: 가변값들 간의 상호 충돌을 방지하고, 일관성 있는 선택을 보장합니다.
• 제약 관리: 특정 가변값이 선택될 때 필수적인 다른 가변값이 자동으로 선택되는 조건을 설정할 수 있습니다.
• 유연성 보장: 의존 관계를 통해 시스템이 다양한 요구사항에 따라 유연하게 대응할 수 있도록 합니다.

4.3.2 의존 관계의 유형

의존 관계는 가변성 모델 내에서 가변점과 가변값 간의 상호작용 방식을 정의하는 여러 가지 유형으로 나뉩니다. 각 유형은 특정 조건 하에서 가변성이 어떻게 선택될지 결정합니다.

 

1) 필수 관계(Mandatory Dependency)

특정 가변점에서 하나의 가변값이 반드시 선택되어야 하는 경우입니다. 이는 선택지가 존재하더라도 선택되지 않을 수 없는 필수적 요소를 나타냅니다.

예시: 모든 차량에는 엔진이 반드시 있어야 한다. 따라서, 엔진은 필수 관계에 의해 선택됩니다.

 

2) 선택적 관계(Optional Dependency)

가변값이 선택적으로 적용될 수 있는 경우를 의미합니다. 이는 제품에 따라 가변값이 선택될 수도, 선택되지 않을 수도 있음을 나타냅니다.

예시: 특정 차량에는 선택적으로 내비게이션 시스템을 설치할 수 있다.

 

3) 상호 배타적 관계(Exclusive OR Dependency)

가변점에서 서로 배타적인 가변값 중 하나만 선택될 수 있는 관계입니다. 여러 가변값이 있지만, 동시에 선택될 수는 없고 하나만 선택해야 합니다.

예시: 디젤 엔진과 전기 엔진은 동시에 선택될 수 없으며, 하나만 선택해야 한다.

 

4) 다중 선택 관계(Multiple Selection Dependency)

여러 가변값이 동시에 선택될 수 있는 경우를 나타냅니다. 이는 특정 기능이 복수의 대안을 제공하고, 필요에 따라 여러 선택지를 동시에 사용할 수 있는 경우입니다.

예시: 안전 시스템에서 에어백과 ABS는 동시에 선택될 수 있습니다.

 

5) 의존성 관계(Requires Dependency)

특정 가변값이 선택될 때 다른 가변값의 선택을 요구하는 관계입니다. 즉, 하나의 가변값이 선택되면 자동으로 다른 가변값도 함께 선택되어야 합니다.

예시: 고성능 엔진을 선택할 경우, 고성능 냉각 시스템도 자동으로 선택되어야 한다.

 

6) 금지 관계(Excludes Dependency)

특정 가변값이 선택되면 다른 가변값의 선택이 불가능해지는 관계입니다. 이는 두 가변값이 동시에 선택될 수 없는 경우를 정의합니다.

예시: 전기차 배터리가 선택되면 내연기관 연료 시스템은 선택될 수 없습니다.

 

5. 의존 관계 설정 시 고려사항

1) 복잡성 관리

의존 관계를 설정할 때는 복잡성을 관리하는 것이 중요합니다. 너무 많은 의존 관계를 설정하면 모델이 복잡해지고 관리하기 어려워질 수 있으므로, 불필요한 관계는 최소화하는 것이 좋습니다.

 

2) 일관성 유지

의존 관계를 설정할 때는 가변성 모델 전체의 일관성을 유지해야 합니다. 즉, 의존 관계가 상호 충돌하지 않고, 모델 내에서 모든 선택이 합리적으로 이루어질 수 있도록 관리해야 합니다.

 

3) 확장성 고려

의존 관계는 확장성을 고려하여 설계해야 합니다. 즉, 미래에 새로운 가변점이나 가변값이 추가되더라도 의존 관계가 쉽게 확장될 수 있어야 합니다. 이를 위해 유연한 의존 관계를 설정하는 것이 필요합니다.

 

4) 변경 관리

의존 관계는 요구사항이 변경될 때 동일하게 유지될 수 있도록 관리해야 합니다. 가변점이나 가변값이 변경되거나 추가될 경우, 해당 의존 관계도 동일하게 업데이트되어야 합니다.

 

6. 의존 관계 예시

예시 1: 차량 도메인에서의 의존 관계

 

• 가변점: 엔진 선택 (고성능 엔진, 일반 엔진)

• 가변점: 냉각 시스템 선택 (고성능 냉각 시스템, 일반 냉각 시스템)

 

의존 관계 설정:

 

• 고성능 엔진을 선택할 경우, 고성능 냉각 시스템이 필수로 선택되어야 한다 (Requires Dependency).

• 디젤 엔진과 전기 엔진은 상호 배타적 선택으로 정의된다 (Exclusive OR Dependency).

 

예시 2: 소프트웨어 시스템에서의 의존 관계

 

• 가변점: 인증 방식 (기본 인증, 고급 인증)

• 가변점: 보안 시스템 (기본 보안, 고급 보안)

 

의존 관계 설정:

 

• 고급 인증을 선택하면, 고급 보안 시스템이 필수로 선택되어야 한다 (Requires Dependency).

• 기본 보안 시스템과 고급 보안 시스템은 상호 배타적으로 선택된다 (Exclusive OR Dependency)..