Yazılım Geliştirme Modeli ve Mimariler Ünite 3

1

YAZILIM MİMARİLERİBilgisayar Programcılığı Ön Lisans Programı

Öğr. Gör. Yüksel KARAMAN

2

Ünite 3

İçİndekİler3.1. YAZILIM GELIŞTIRME MODELLERI VE ÖZELLIKLERI ............................................................ 33.2. BIRLEŞIK MODELLEME VE ÖZELLIKLERI................................................................................ 43.3. ŞELALE MODELI VE ÖZELLIKLERI ........................................................................................... 73.4. DÖNGÜSEL MODEL VE ÖZELLIKLERI ...................................................................................103.5. EVRIMSEL MODEL VE ÖZELLIKLERI .....................................................................................113.6. MSF MODELI VE ÖZELLIKLERI ...............................................................................................133.7. YAZILIM MIMARI VE ÇEŞITLERI .............................................................................................15

3.7.1. Tek Katmanlı Mimariler ....................................................................................................................................163.7.2. Çok Katmanlı Mimariler ....................................................................................................................................16

3.8. ARAŞTIRMALAR .......................................................................................................................173.9. ÖDEVLER ...................................................................................................................................173.10. NELER ÖĞRENDIK .................................................................................................................17

YAZILIM GELİŞTİRME MODELİ VE MİMARİLERÖğr. Gör. Yüksel KARAMAN

Yazılım Geliştirme Modeli ve Mimariler Ünite 3

3

Önceki Haftanın Konuları1. İhtiyaçlar ve yazılım talebi2. Araştırma ve mevcut kaynakların incelenmesi3. Elde edilen bilgi, belge ve bulguların analiz edilmesi4. Yazılımda kullanılacak bilgilerin belirlenmesi5. Girilecek bilgiler6. Hesaplanacak bilgiler7. Depolanacak bilgiler8. Raporlanacak bilgiler

Bu Haftanın Konuları1. Yazılım geliştirme modelleri ve özellikleri2. Birleşik modelleme (UML) ve özellikleri3. Şelale modeli ve özellikleri4. Döngüsel model ve özellikleri 5. Evrimsel model ve özellikleri6. MSF modeli ve özellikleri7. Yazılım mimari ve çeşitleri8. Tek katmanlı mimari9. Çok katmanlı mimariler

3.1. YAZILIM GELIŞTIRME MODELLERI VE ÖZELLIKLERIYazılım geliştirme işinde kullanılabilecek bir çok model mevcuttur. Bunlar, bir yazılımın, pro-jenin veya sistemin nasıl ve ne şekilde kimlerle hazırlanacağı konusunda ki işlem aşamalarını anlatan çözüm metotlarıdır.

Yazılım geliştirme modelini kısaca tanımlamak gerekirse; yazılımlar için çözüm geliştirme işle-midir.

İnsan beyninin ürünü olan bu çözümler; bazen geçmiş tecrübeler kullanılarak, bazen de tama-men deneme yanılma ile öğrenilerek geliştirilmiştir.

Bu yazılım geliştirme modellerinin başlangıcı çok eski zamanlara (bilgisayar ve teknolojik cihaz-ların ilk kullanıldığı tarihlere) kadar dayanmaktadır.

Bu modellerin bazıları genel olup bir çok farklı modelin geliştirilmesine kaynak teşkil etmiştir. Bazıları da önceki modellerin yetersiz kaldığı durumlar için yeniden düzenlenmesiyle oluşmuş-tur.

Bazıları da tek bir yazılım için özel olarak geliştirilmek suretiyle oluşmuşlardır.

Yazılım Mimarileri

4

3.2. BIRLEŞIK MODELLEME VE ÖZELLIKLERIBu modellerin en genel olanlardan birisi Birleşik Modelleme olup UML kısa ismiyle bilinmekte-dir. Ayrıca, Şelale, Döngüsel ve Evrim modelleri de en çok kullanılanlardan bazılarıdır.

Bunlardan başka çok sayıda kullanılan birçok model olmasına rağmen bunların hepsini saymak ve burada incelemek mümkün değildir.

Fakat, MSF modelini söylemeden geçmek mümkün değildir.

Birleşik modellemenin ismi Unified Modelling Language ingilizce kelimelerinin karşılığı olup, kısaca UML olarak bilinir.

Gelişen yazılım teknolojileri ve artan karmaşıklık karşısında endüstriyel olarak geliştirilmiş ve standartlaşmış bir evrensel modelleme biçimi ve dilidir.

İş sistemlerinin nasıl modellenebileceğini belirleyen ve açıklayan yöntemlerin bir araya toplan-mış halidir.

Çoğunlukla yazılım geliştiriciler tarafından kullanılmaktadır.

UML ile hazırlanmış bir yazılım hem daha az maliyetli, hem daha etkili, hem de daha uzun ömür-lü olur.

Bu model ile dokümantasyonu yapılmış bir programın sonradan düzenlenmesi daha kolay olur.

Bütün bunlar bu modelin kullanılması için yeterli sebeplerdir.

UML ile yapılan modellemeler her zaman yazılım projelerinde kullanılmak zorunda değildir.

Örneğin, bir iş sisteminin yapısını sade ve anlaşılır şekilde ortaya çıkarmak için diyagramlar kul-lanılır.

Bazı diyagram çeşitleri vasıtası ile nesne yönelimli programlamada temel teşkil eden sınıflar da oluşturulabilir. Böylelikle sınıfları geliştirmek için sağlanan ek görsellik ile çözümler daha kolay hale gelir.

Bu modelin faaliyet diyagramları ile yazılım haline getirilmek istenen süreçler, herkesin anlaya-bileceği şekilde görüntülenebilir.

Bu açıdan faaliyet diyagramları hem yazılımcıya hem de yazılımı kullanacak olan kişilere net bir görüş sağlar.

Bu diyagramlarının en verimli kullanıldığı alanlardan birisi nesne yönelimli tasarımdır. Gerçek örneklere göre sınıflar ve ona ait özellikler ile ifade edebileceği davranışlar belirlenip, bu sınıf-ların diyagramları çizilir.

Yazılım Geliştirme Modeli ve Mimariler Ünite 3

5

Bu diyagramlar programımızın tamamını kapsayacağı için bellek kullanımını daha etkili hale getirebiliriz.

Böylece, programımızın kararlılığı artacak ve doküman edilmiş kodları düzenlemek daha az za-man alacaktır.

Bu model ile program parçalara ayrılır ve parçalar arasında kurulan ilişkilerle, ortak çalışılan pro-jelerde programcıların iletişimi daha kolay olur.

Bir faaliyet birden fazla bölümün katkısı ile gerçekleştiriliyor olabilir.

Sorumlulukların, iş akışının, formların açıkça saptanabilmesi için önce işin akış şemasının çizil-mesi gerekir.

Akış şeması yapılan ve döküman edilmesi istenen işi tam olarak anlatmalıdır.

Akış şemaları prosedür yazımında oldukça yararlı olup, prosedürün içerisine gerekli kodların eklenmesi tavsiye edilir.

Akış şeması çıkarılırken bilgisayar iş akış şeması şekillerinden faydalanılır.

Bu şekillerin her birinin yönetim bilgi sistemlerinde standart ve özel bir anlamı vardır.

Bunların bazıları farklı kaynaklarda farklı biçimlerde ifade edilse de, biz bunların standart olanla-rını kullanmayı tercih edeceğiz.

Bu akış şema şekilleri ve işlevsellikleri dersimizin daha sonraki konularında anlatılacaktır.

Yazılım Mimarileri

6

Yazılım Geliştirme Modeli ve Mimariler Ünite 3

7

3.3. ŞELALE MODELI VE ÖZELLIKLERIŞelale modeli water fall kelimelerinin ingilizce karşılığıdır. Klasik veya geleneksel model olarak da bilinir.

Bu yöntemin yazılım geliştirme süreci; analiz, tasarım, kodlama, test, sürüm ve bakım gibi aşa-malardan oluşur.

Bu modelde yazılımın yaşam döngü adımları baştan sona en az bir kez izlenir. Her safha, baş-langıç noktasında bir önceki safhanın ürettiklerini bulur.

Yazılım Mimarileri

8

Geleneksel yazılım metodların da bu safhalar şelale modelinde olduğu gibi sıralı olarak işler.

Her safha, başlangıç noktasında bir önceki safhanın ürettiklerini bulur. Kendi bünyesindeki değişikler doğrultusunda teslim aldıklarını bir sonraki safhanın kullanabile-ceği şekilde değiştirir.

Bir sonraki basamağa geçmenin şartı; o basamakta yer alan aktiviteler eksiksiz olarak yerine getirilmelidir.

Yazılım süreci ardışıktır, yani bir sonraki safhaya geçebilmek için bir önceki safhada yer alan aktivitelerin tamamlanmış olması gerekir.

Her safhanın sonunda bir doküman oluşturulur.

Bu yüzden şelale modeli doküman güdümlüdür.

Bazı modellere göre belgeleme adımını ayrı bir adım gibi almaz ve bu yazılımın ürünü olarak ele alınır.

Safhaların birbirinden kesin olarak ayrı tutulmaları gerçekçi değildir. Projelerde safhalar arasın-daki bu sınırlar yok olabilir.

Yazılım Geliştirme Modeli ve Mimariler Ünite 3

9

Teoride safhalar birbirlerini takip ederler. Projelerde bu bazen mümkün olmadığını ve önceki safhalara geri dönülmek zorunda kalındığını görülebilir.

Ayrıca bazı modellerde olmayan adımlar arası ilişkiler bu modelde tanımlanmıştır.

Kullanıcı katılımı başlangıç safhasında mümkündür.

Kullanıcı gereksinimleri bu safhada tespit edilir ve detaylandırılır.

Daha sonra gelen tasarım ve kodlama safhalarında müşteri ve kullanıcılar ile diyaloga girilmez.

Ancak bu modelde karşılaşılacak problemler vardır.• Model değişikliğe açık değildir.• Safhalar arası geri dönüş yetersizdir.• Bu yöntem ile projeler çok yavaş sonuçlanır.• Yazılımın kullanıcıya ulaşma zamanı uzundur. • Adımlar arası ilişkilerden dolayı yineleme olabilir.

Gereksinim analizi iyi yapılmadığında oluşacak yinelemeler, maliyeti artar.

Yazılım geliştiriciler bir an önce yazılımın sonuçlanmasını isterler ve bu sebeple kodlama dışı işlere önem vermezler.

Yazılım Mimarileri

10

3.4. DÖNGÜSEL MODEL VE ÖZELLIKLERIDöngüsel model, döne döne, Sarmal, Helezon veya Spiral isimleriyle de bilinir. Bu model, hem klasik hem de prototipleme yöntemlerinin iyi yönlerinin birleştirilmesiyle oluşturulmuştur. Ay-rıca prototip yaklaşımı vardır.

Bu modelin planlama, risk yönetimi, üretim ve kullanıcı değerlendirmeleri olarak, dört ana bö-lümü vardır. Ama bu modelde risk analizi ön plana çıkmıştır. Yinelemeli artımsal bir yaklaşım vardır. Her döngü bir fazı ifade eder ve doğrudan adım tanımlama gibi bir faz yoktur.

Planlama, üretilecek ara ürün için işin planlanması, amaç ve kısıt ve alternatiflerin belirlenmesi, bir önceki adımda üretilmiş olan ürün ile tümleştirme yapılması faaliyetlerini içerir.

Risk yönetiminde, alternatifler değerlendirilir ve risk analizi yapılır.

Üretim, planlanmış ara ürünün geliştirildiği aşamadır.

Kullanıcı değerlendirmesi, ara ürün hakkında kullanıcıların test ve değerlendirmeleri yapılır.

Bu model de süreçler kendi içinde ayrılmazlar. Müşteri istekte bulunur ve bu isteğin projeye eklenmesi bir döngüyü bitirir.

Böylece çok daha hızlı projeler oluşturulur ve yazılım müşterinin isteklerine uygun olur.

Bu model aslında yapılan Waterfall modelindeki süreç adımlarının küçültülmesidir.

Yazılım Geliştirme Modeli ve Mimariler Ünite 3

11

Böylece bir Spiral daha çabuk biter ve müşteriden gelen geribildirimler ile yeni bir spiral daha başlar ve yeni çözümlerimiz oluşur.

Bu modelin avantajları şöyle sıralanabilir. • Üretim süreci boyunca ara ürün üretme ve üretilen ara ürünün kullanıcı tarafından sınanması

yapılır. • Yazılımı kullanacak personelin sürece erken katılması ileride oluşabilecek istenmeyen du-

rumları engeller.

Bu modelde gerek proje sahibi, gerekse yüklenici tarafındaki yöneticiler, çalışan yazılımlarla proje boyunca karşılaştıkları için sürekli olarak izleme ve planlamalar yapılır. Yazılımın kodlan-ması ve sınanması daha erken başlar.

3.5. EVRIMSEL MODEL VE ÖZELLIKLERIEvrimsel model; ilk tam ölçekli yazılım geliştirme modelidir ve aşamalar, diğer bir değişle evrim-ler halinde ürün ortaya çıkarmayı hedefler.

Coğrafik olarak geniş alana yayılmış, çok birimli organizasyonlar için önerilmektedir (banka uy-gulamaları gibi).

Her adımda üretilen ürünler, üretildikleri alan için tam işlevselliği içermektedirler. Modelin ba-şarısı ilk evrimin başarısına bağımlıdır.

Yazılım Mimarileri

12

Her evrimde geliştirilen ürünler uygulama alanında tam işlevselliğe sahiptir.

Keşif geliştirmesi ve Prototip geliştirme olarak iki işleve sahiptir.

Keşif Geliştirme: Müşteri ile çalışılarak gereksinimlerin keşfi detaylı yapılarak, planlanır.

Sistemin en temel ve anlaşılır kısmı ile başlanılır. Başlangıç ana hatlarıyla verilmiş belirteçten son sisteme doğru evrimsel bir geliştirme yapılır.

Prototip Geliştirme: Sistem için gereksinimlerin en iyi tanımlanması yapılır.

Zayıf anlaşılır müşteri gereksinimleri ile başlar. Bunun nedeni onları daha iyi anlamaktır.

Çünkü, çok iyi anlaşılan gereksinimler için prototipe gerek olmayacaktır. Doğrudan gerekli kod-lama yapılır.

Bunlarda işlem süreçlerini kısaltarak, daha az prototip üretimi ve kodlama demektir.

Ortaya çıkan her ürün teslim edilerek kullanıma sunulur.

Ürünün kullanımı sırasında elde edilen veriler geri beslemeler ve yeni gereksinimler bir sonraki evrime geçilir.

Yazılım Geliştirme Modeli ve Mimariler Ünite 3

13

Her yeni evrim, sistemin kapsamını, işlevlerini ve yeteneklerini biraz daha artırır.

Değişiklik denetimi ve konfigürasyon yönetimi bu modelin zorluklarıdır.

3.6. MSF MODELI VE ÖZELLIKLERIMSF modelinin ismi Microsoft Solution Framework ingilizce kelimelerin ilk harflerinin birleşi-minden oluşur.

MSF bilişimde başarılı çözümler için insanların nasıl organize edileceği, projelerin nasıl planla-nacağı, nasıl bir zaman planlaması izlenileceği, risklerin değerlendirilip nasıl kurulumun tamam-lanacağıyla ilgili bir metoddur.

MSF bir yandan teknoloji çözümlerini daha hızlı bir şekilde, daha az kişiyle ve daha az riskle başarıyla sağlarken, diğer yandan yüksek kaliteli sonuçlar sağlayan uyarlanabilir bir yaklaşımdır.

MSF, ekiplerin teknoloji projesi hatasının en sık karşılaşılan nedenlerine doğrudan çözüm bul-malarına yardımcı olurken, başarı oranlarını, çözümü kalitesini ve iş etkisini geliştirir.

Yazılım Mimarileri

14

MSF süreçleri de yönetir. Çok fazla kullanılan iki tane süreç modelini MSF birleştirip, ikisinin de iyi yönlerini kullanmıştır.

Bu süreç modellerinin birincisi Şelale (Waterfall) modeli, ikincisi ise Döngüsel (Spiral) modeldir.

MSF in süreç modelinde ise aslında yapılan Şelale modelindeki süreç adımlarının küçültülmesi-dir. MSF kendi içinde de alt modellere ayrılır.

Yazılım Geliştirme Modeli ve Mimariler Ünite 3

15

3.7. YAZILIM MIMARI VE ÇEŞITLERIYazılım mimarisi; donanım yapısında olduğu gibi yazılımda belirli yapı taşlarından oluşmaktadır. Elektronik donanım üzerinde çalışan her türlü yazılımı genel bir yazılım çerçevesi içinde düşü-nürsek, bu çerçeve içinde mutlaka belirli bir mimari öne çıkacaktır.

Uygulama yazılımlarının düzeyi dikkate alınarak sistem yazılım mimarilerinin birçok çeşidi bu-lunmaktadır.

Genel olarak yazılım mimarilerini; Tek katmanlı ve çok katmanlı olarak gruplamak mümkündür. Bunun yanı sıra, doğrudan çalışan, basit ve karışık mimariler gibi gruplamalar da yapılabilmek-tedir.

Doğrudan çalıştırma; en basit mimari, doğrudan bir donanım üzerinde çalışan ve yanlızca maki-ne kodundan oluşan uygulama yazılımıdır.

Bu tür yazılımlar daha çok gömülü sistemlerde bulunurlar. Bir eprom içinde saklaman çamaşır makinesi programı gibi.

Yazılım Mimarileri

16

Basit Mimari: Eğer bilgisayar donanımı üzerinde belirli süreçlerin eşgüdüm içinde yürütülmesi, sistem özkaynaklarının iyi denetlenmesi ve çeşitli giriş/çıkış işlemleri isteniyorsa amaca uygun bir işletim sistemi seçilir ve uygulama yazılımı bunun üzerinde çalışır.

Karmaşık Mimari: Uygulama yazılımını çeşitli geliştirme ve bakım kolaylıkları nedeniyle bir ara katman yazılımı ile alttaki işletim sistemi ve donanımdan ayırmak geliştirme ve işletim bakımın-dan çok olmaktadır.

3.7.1. Tek Katmanlı MimarilerBu mimaride katmanlar sadece tek bir bilgisayar ve yazılımda bulunmaktadır. Tek kullanıcılı bir sistem olduğu için hızlıdır fakat çok kullanıcıya destek sağlamadığı için kullanım oranı sınırlı olmaktadır.

3.7.2. Çok Katmanlı MimarilerÇok katmanlı mimaride, kullanıcı ara yüzü, uygulama yazılımları, veriler ayrı bilgisayarlarda bu-lunmaktadır.

Çok katmanlı mimaride, web tabanlı uygulamalar bile gerçekleştirilmektedir.

Bu uygulamaları kullanmak için bir adet web browser olması yeterlidir.

Uygulama yazılımlarındaki bir değişiklik aynı anda yazılımı kullanan tüm programlarda etkin olacaktır.

Gereksiz yetkilendirmeler ortadan kalkacaktır.

Veri tabanı ile bağlantı uygulama yazılımı tarafından yapılacağı için veri tabanı daha etkin kul-lanılmaktadır.

Bir yazılım hazırlanırken, yazılımın kullanım amacına göre katmanlar oluşturulabilir veya tek kat-man üzerinde de çalıştırılabilir.

Veri erişim katmanı: Verinin veri tabanı sisteminden getirilmesi ve veri tabanı sistemine gelen verilerin eklenmesi için kullanılan katmandır.

İş katmanı: Veri tabanından gelen verilerin işimize uygun olarak düzenlenmesi ve kontrol edil-mesini sağlayan katmandır.

Sunum ve Ara yüz katmanı: Kullanıcının göreceği, ve kullanıcıdan girdiği verilen alınacağı, ya da daha önceden girilmiş verilerin bir şekilde kullanıcıya gösterilmesi için gereken bir katman-dır.

Yazılım Geliştirme Modeli ve Mimariler Ünite 3

17

3.8. ARAŞTIRMALARDaha önceden tespit edip, araştırdığınız, proje konunuzun elde edilen bulgular yardımıyla, ge-reksinimlerini belirleyip, girilecek, hesaplanacak, depolanacak ve raporlanacak bilgilerine karar verip, tasnif edip, doküman ettiğiniz projeniz için uygun bir yazılım geliştirme modeli belirleyi-niz yada kendi modelinizi oluşturup, mimari katmanına da karar veriniz.

3.9. ÖDEVLERDersimizle ilgili bu günkü konuları içeren, internet ortamından bulacağınız e-dökümanlar oku-yarak, farklı yazılım mimarilerinden birkaç tanesini tespit edip detaylarını ve bu haftanın konu-ları ile birlikte özetini çıkarınız.

3.10. NELER ÖĞRENDIK1. Yazılım geliştirme modelleri ve özellikleri2. Birleşik modelleme (UML) ve özellikleri3. Şelale modeli ve özellikleri4. Döngüsel model ve özellikleri 5. Evrimsel model ve özellikleri6. MSF modeli ve özellikleri7. Yazılım mimari ve çeşitleri8. Tek katmanlı mimari9. Çok katmanlı mimariler

Çok katmanlı mimariler için örnek bir şekil.

Yazılım Mimarileri

18