SPL: 도메인 설계 (Domain Design) - 가변성 설계 (Design for Variability)

 

도메인 설계(Domain Design)와 도메인 요구공학(Domain Requirement Engineering)의 관계는 도메인 요구공학에서 도출된 공통 요구사항과 가변 요구사항을 기반으로, 도메인 설계가 제품군에 적합한 아키텍처를 정의하는 과정으로 연결됩니다. 도메인 요구공학에서 정의된 요구사항을 바탕으로 도메인 설계는 공통 기능과 가변성 포인트를 포함하는 구조를 설계하여, 다양한 제품이 이를 기반으로 기능을 구현하고, 가변성 관리 메커니즘을 통해 제품별 차별화를 제공합니다. 요구사항과 설계 간의 추적성을 유지함으로써, 요구사항이 설계에 어떻게 반영되었는지를 명확하게 확인할 수 있습니다.

 

SPL: 도메인 요구공학 (Domain Requirements Engineering)

 

도메인 설계(Domain Design)와 도메인 실체화(Domain Realization)의 관계에서는 도메인 설계가 재사용 가능한 모듈과 컴포넌트를 실체화하는 기초가 됩니다. 도메인 실체화는 도메인 설계에서 정의된 구조와 가변성 관리 방식을 바탕으로, 소프트웨어의 실제 구현 단계에서 공통 모듈과 가변 모듈을 코드로 구체화합니다. 실체화 단계에서는 설계된 아키텍처를 토대로 모듈 간 의존성을 최소화하고, 재사용 가능한 기능을 구현하여 제품군 전체에 적용할 수 있는 효율적인 개발 체계를 확보합니다.

 

마지막으로, 도메인 설계(Domain Design)와 어플리케이션 설계(Application Design)는 도메인 설계가 공통 아키텍처와 가변성 관리 방안을 제공함으로써, 각 제품의 특화된 요구사항에 맞게 어플리케이션 설계를 구체화하는 관계입니다. 어플리케이션 설계는 도메인 설계에서 정의된 공통 기능을 재사용하고, 가변성 포인트를 통해 특정 기능을 선택하거나 확장하여 각 제품에 맞는 소프트웨어 구조를 설계합니다. 이를 통해 재사용성과 확장성을 극대화하면서도 각 제품의 요구사항에 맞는 유연한 설계를 구현할 수 있습니다.

 

종합적으로, 도메인 설계는 도메인 요구공학에서 도출된 요구사항을 구체적인 설계로 변환하고, 이를 바탕으로 도메인 실체화에서 실제 구현을 위한 지침을 제공하며, 어플리케이션 설계에서 각 제품에 맞는 특화된 소프트웨어 설계를 가능하게 합니다.

 

1. 제품 라인에서 아키텍처의 개념

다음 그림은 도메인 설계를 위한 아키텍처 개념을 나타냅니다. 이를 위해 몇가지 개념을 살펴 보겠습니다.

• 아키텍처 구조(Architectural Structure): 소프트웨어 시스템을 파트(parts)와 관계(relationships)의 분해(decomposition)를 의미합니다.
• 아키텍처 텍스터(Architectural Texture): 시스템 실체화를 위한 일반적 개발 규칙의 집합을 의미합니다.
• 참조 아키텍처(Reference Architecture, RA): 소프트웨어 제품 라인의 어플리케이션을 위한 상위레벨 설계를 위한 핵심 아키텍처를 의미합니다.

Product Line Architecture Conceptualized as a Venn Diagram

 

도메인 아키텍처에서 가변성을 지원하는 설계는 소프트웨어 제품 라인(SPL)에서 다양한 제품의 요구사항을 효율적으로 관리하고, 재사용성과 확장성을 극대화하는 핵심적인 설계 방식입니다. 가변성을 지원하는 설계는 공통 기능과 가변 기능을 구분하고, 각 제품의 특성에 따라 유연하게 변경될 수 있는 구조를 제공합니다.

 

2. 제품 라인에서 도메인 설계를 위한 아키텍처 드라이버: 가변성(Variability) 개념

아키텍처 드라이버란 아키텍처(의사결정)에 영향을 미치는 품질 속성 요구사항을 의미합니다. 도메인 설계를 위한 아키텍처 드라이버에는 여러가지가 있으며, 이번 포스팅에서는 가변성(Variability)에 대해 알아 보겠습니다.

 

가변성은 소프트웨어 제품 라인에서 여러 제품이 다양한 요구사항을 가질 때, 공통적인 기능을 유지하면서도 각 제품에 맞는 특화된 기능이나 옵션을 제공하는 능력입니다. 가변성은 주로 다음과 같은 두 가지 유형으로 구분됩니다:

• 공통성(Commonality): 모든 제품에 공통적으로 적용되는 기능이나 특성.
• 가변성(Variability): 특정 제품에만 적용되거나 각기 다른 방식으로 구현될 수 있는 기능이나 특성.
  
  

3. 도메인 아키텍처에서 가변성을 지원하는 설계의 필요성

소프트웨어 제품 라인에서는 다수의 제품이 동일한 도메인 아키텍처를 기반으로 개발되기 때문에, 가변성을 효과적으로 관리해야 합니다. 가변성을 지원하는 설계는 다음과 같은 이유로 필요합니다:

• 재사용성을 높여 개발 비용과 시간을 절감.
• 효율적인 유지보수를 가능하게 하여 코드 및 아키텍처를 일관성 있게 관리.
• 시장 변화나 고객의 요구에 빠르게 대응할 수 있는 유연한 구조 제공.
  
  

4. 도메인 아키텍처에서 가변성 설계 원칙

4.1 모듈화(Modularity)

가변성을 지원하는 설계의 핵심은 모듈화입니다. 모듈화는 시스템의 기능을 작고 독립적인 모듈로 나누어, 각 모듈이 특정 기능을 담당하게 하는 설계 방식입니다. 이를 통해 공통 기능은 여러 제품에서 재사용하고, 가변 기능은 각 제품에 맞게 변경할 수 있습니다.

• 공통 모듈: 여러 제품에서 공유하고 재사용 가능한 기능을 포함.
• 가변 모듈: 특정 제품이나 기능 요구에 맞게 선택되거나 확장될 수 있는 모듈.

예를 들어, 차량 시스템의 엔진 제어 모듈은 모든 차량에서 동일하지만, 인포테인먼트 시스템은 제품마다 다르게 구성될 수 있습니다.

4.2 가변점(Variation Point) 정의

가변점은 시스템에서 변경이 발생할 수 있는 지점을 나타냅니다. 가변점은 소프트웨어의 다양한 측면에서 나타날 수 있으며, 주로 다음과 같은 방식으로 설계됩니다:

• 설계 가변성: 시스템 설계에서 선택할 수 있는 여러 대안들이 가변성 포인트로 나타날 수 있습니다. 예를 들어, 다른 데이터베이스 엔진을 선택할 수 있도록 설계하는 경우.
• 구현 가변성: 코드 레벨에서 특정 기능이 다르게 구현될 수 있는 부분을 의미합니다. 예를 들어, 운영체제에 따라 달라지는 파일 처리 방식.
• 배포 가변성: 배포 단계에서 제품별로 달라지는 구성 요소나 설정 파일을 가변성 포인트로 설정할 수 있습니다.

가변점 정의를 위해 아키텍트는 가변 메커니즘의 적용 위치를 결정해야 합니다. 아래 그림에서 보는 바와 같이 Lock Control에 대해 Lock Actuator Plug-in과 Open/close Sensor Plug-in을 가변값으로 가진다고 하면, Lock Control은 가변 메커니즘이 적용되는 위치가 되어야 합니다.

가변성 설계를 위한 가변 메커니즘 적용 위치

 

4.3 가변성 모델링(Variability Modeling)

가변점을 효과적으로 관리하기 위해서는 가변성 모델링이 필요합니다. 가변성 모델링을 통해 제품군 내에서 어떤 부분이 공통이고, 어떤 부분이 가변적인지를 시각화할 수 있으며, 이를 기반으로 각 제품의 특성을 설계할 수 있습니다.

가변성 모델링에 대해서는 따로 정리해 두었으니 참고하시기 바랍니다.

 

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

• 피처 모델링(Feature Modeling): 각 제품의 기능을 피처로 정의하고, 필수 기능과 선택적 기능을 구분하여 가변성을 관리하는 방법입니다. 이를 통해 제품별로 선택 가능한 기능과 공통 기능을 명확하게 정의할 수 있습니다.
• OVM(Objective Variability Modeling): 가변성 포인트와 가변 값을 구체적으로 정의하고, 이들 간의 관계를 명확하게 표현하는 모델링 방법입니다.

4.4 플러그인 아키텍처(Plug-in Architecture)

플러그인 아키텍처는 가변성을 위해 많이 사용되는 설계 방식입니다. 플러그인 아키텍처에서는 기본적으로 핵심 기능(Core Functionality)이 정의되어 있고, 가변 기능은 플러그인 형태로 추가되거나 제거될 수 있습니다. 이를 통해 시스템을 유연하게 확장하거나 축소할 수 있습니다.

• 핵심 시스템은 공통 기능을 제공하며, 각 제품이 필요로 하는 가변 기능은 플러그인으로 추가하여 기능을 확장합니다.

예를 들어, 소프트웨어 IDE(통합 개발 환경)는 다양한 확장 모듈을 플러그인으로 설치하여 기능을 확장할 수 있습니다. 이를 통해 다양한 프로그래밍 언어를 지원하거나, 특정 툴을 추가할 수 있습니다.

4.5 조건부 컴파일(Conditional Compilation)

특정 제품에서만 필요로 하는 코드를 조건부 컴파일을 통해 관리할 수 있습니다. 이 방식은 소스 코드 내에서 컴파일 타임에 조건에 따라 특정 코드가 포함되거나 제외되도록 설정하는 방식입니다.

예를 들어, 컴파일 시점에서 특정 플랫폼에만 적용되는 코드를 분리하여 관리하고, 다른 플랫폼에서는 컴파일되지 않도록 설정할 수 있습니다.

이는 성능 최적화와 특정 플랫폼에 대한 최적화된 코드 관리가 필요한 경우 유용하게 사용됩니다.

4.6 구성 파일(Configuration Files)

가변성은 종종 구성 파일을 통해 관리됩니다. 각 제품마다 다른 설정값을 요구하는 경우, 소스 코드를 수정하지 않고 구성 파일을 변경함으로써 다양한 제품의 요구사항을 처리할 수 있습니다.

구성 파일에는 각 제품이 필요로 하는 환경 설정, 매개변수 값, 사용할 모듈 등의 정보를 담고 있으며, 이를 통해 동적으로 제품의 가변성을 처리할 수 있습니다.

예를 들어, 웹 서버 소프트웨어는 각 제품에 맞는 설정 파일을 통해 포트 번호, 인증 방식, 데이터베이스 연결 정보를 쉽게 설정할 수 있습니다.

 

5. 가변성  설계 시 고려 사항

5.1 설계 복잡성 관리

가변성 설계가 너무 복잡해지면, 유지보수가 어려워지고 설계 오류가 발생할 수 있습니다. 따라서 가변성 포인트는 적절한 수준으로 설정하고, 가변성과 공통 기능 간의 분리를 명확히 해야 합니다.

5.2 재사용성과 유연성의 균형

가변성 설계는 재사용성과 유연성을 모두 고려해야 합니다. 공통 기능을 재사용하면서도, 각 제품에 맞는 가변성을 쉽게 구현할 수 있도록 설계를 해야 합니다.

5.3 가변성 포인트 최소화

너무 많은 가변성 포인트는 복잡성을 증가시킬 수 있으므로, 필요한 부분에만 가변성을 적용하고, 불필요한 가변성을 줄여 설계의 단순성을 유지하는 것이 중요합니다.

5.4 확장성 고려

가변성 설계는 확장 가능성을 염두에 두고 설계되어야 합니다. 향후 추가될 수 있는 가변 기능을 위해 아키텍처를 미리 준비하고, 최소한의 변경으로 새로운 기능을 통합할 수 있도록 설계하는 것이 중요합니다.

 

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마치며...

가변성 설계는 소프트웨어 제품 라인(SPL)에서 효율적인 재사용과 유연한 확장성을 동시에 달성하기 위한 중요한 설계 전략입니다. 가변성을 효과적으로 관리함으로써 공통 기능은 재사용을 극대화하고, 각 제품의 특성에 맞는 가변 기능은 유연하게 적용할 수 있습니다. 이를 통해 개발 비용과 시간을 줄일 수 있으며, 고객의 다양한 요구사항에 빠르게 대응할 수 있는 능력을 확보할 수 있습니다.

성공적인 가변성 설계는 모듈화와 가변성 포인트의 명확한 정의, 그리고 플러그인 아키텍처와 같은 전략을 통해 복잡성을 줄이고 확장성을 고려한 설계를 구현하는 것이 핵심입니다. 이는 소프트웨어 시스템의 품질과 유지보수성을 향상시키고, 제품군 전체에서 일관성을 유지하는 동시에 각 제품의 고유한 요구를 충족시킬 수 있는 설계 방법입니다. 궁극적으로, 가변성 설계는 효율성, 유연성, 그리고 확장성을 모두 제공하는 지속 가능한 소프트웨어 개발을 가능하게 합니다.