Knifflige Probleme in Softwaresystemen lösen (Software Architecture Alliance 2022)

Langsame Entwicklung? Unter Last ächzende Server? Unglückliche User? Es gibt viel anzupacken in der Softwareentwicklung! Aber wo anfangen?

In diesem Vortrag gebe ich eine Einführung in den systematischen Umgang und der Lösung von vertrackten Situationen für Softwarearchitekt:innen. Wir sehen uns fundamentale Denkfehler an, die Problemlösende bereits bei der Sammlung und der Formulierung von „Problemen“ oft begehen. Damit gewappnet, suchen wir systematisch nach den echten Knacknüssen. Wir nutzen die „Landkarte der Probleme“, um zusätzlich Ursachen und Auswirkungen in Beziehung zu setzen. Der neu gewonnen Überblick erlaubt es dann, die uns möglichen Maßnahmen zu finden, die ein Softwaresystem immer mehr ein kleines Stückchen besser machen.

Transcript

1. S o f t w a r e A r c h i t e c t u r e A l l i a n c e 2 0 2 2 , 1 1 . 1 0 . 2 0 2 2 Knifflige Probleme in Software- systemen lösen Markus Harrer Senior Consultant
2. " Markus Harrer Senior Consultant / Nürnberg, Deutschland Tools only ind, people have to ind out!" • Softwarearchitektur-Entwicklung und -Bewertung • Software-Modernisierung und -Rightsizing • Datenanalysen in der Softwareentwicklung 2 Foundation & IMPROVE https://softwareanalytics.de https://feststelltaste.de/ Instructor inkl. Lehrplan
3. 3 Ziele und Scope des Vortrags „Knifflige Probleme in Softwaresystemen lösen“
4. Lösung Ursache L a n g s a m e s Denken Schnelles Denken Symptom „Abhilfe“ ~95% Lösung Problem L a n g s a m e s Denken Nach „Schnelles Denken, langsames Denken“ von Daniel Kahneman Ziel 1: Lösungsreflexe unterbinden 4
5. Ziel 2: Probleme nachvollziehbar lösen 5 Euch helfen, Fäden zwischen Problemen und Lösungen zu ziehen Problem Lösung
6. 6 Das Problem zu erkennen ist wichtiger als die Lösung zu erkennen, denn die genaue Darstellung des Problems führt zur Lösung.“ Albert Einstein Bild: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Albert_Einstein_Head_cleaned.jpg “
7. Nicht-Inhalte des Talks 7 … aber zumindest bietet dieser Talk Input dafür Roadmap-Erstellung Portfoliomanagment Silver Bullets
8. 8 Knifflige Probleme in Softwaresystemen
9. 9 Vielfältig Intransparent Viele Abhängigkeiten Wechselwirkungen Richtiges Schlammassel
10. Beispiele ür knif lige Probleme 10 Nur für den Fall, dass diese bei euch unbekannt sein sollten… „Angebot berechnen fabriziert 12000 Service-Calls!“ „Nur Herbert kennt sich mit der Abrechnung aus!“ „Die Suche nach Verträgen dauert 5 Minuten!“
11. Probleme sammeln 11 Beispiel: The Wall of Technical Debt Blog-Post: https://verraes.net/2020/01/wall-of-technical-debt/ Bild: https://twitter.com/Pelshoff/status/1220291781188866049, CC BY 4.0 Lizenz
12. Probleme sammeln 12 Beispiel: Risk-Storming Blog-Post: https://riskstorming.com/ Bild: https://c4model.com, CC BY 4.0 Lizenz
13. Probleme sammeln 13 Beispiel: Code-Happiness-O-Meter Paul Paul Julia Julia https://twitter.com/feststelltaste/status/961639365045817344
14. Ergebnisse einer Problemsammlung 14 Kein Kubernetes Kein Kubernetes 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht Problem Problem
15. Was machen wir nun damit? 15 Problem lösen (frei nach Prof. Walter Schönwandts „Key Seven“ ) 1. Was sind die Probleme? 2. Problem(rück|vor)verschiebung 3. Problemverständnis 4. ProblemursachEN 5. Passende Maßnahmen finden 6. Denkfehler beachten 7. Richtiges Problem? Ungefähres Verhältnis der Zeitdauer der Themen
16. 1. Punkt Was sind die Probleme? 16
17. Ergebnisse einer Problemsammlung 17 Kein Kubernetes Kein Kubernetes Ø 400 DB- Calls bei 1 Klick in Anwendung Ø 400 DB- Calls bei 1 Klick in Anwendung Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht Problem Problem
18. Was sind die Probleme? 18 Kein Kubernetes Kein Kubernetes Ø 400 DB- Calls bei 1 Klick in Anwendung Ø 400 DB- Calls bei 1 Klick in Anwendung Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht
19. Was sind die 19 Kein Kubernetes Kein Kubernetes Ø 400 DB- Calls bei 1 Klick in Anwendung Ø 400 DB- Calls bei 1 Klick in Anwendung Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht Als Lösung getarntes Problem Kniffliges Problem Einfaches Problem (Routineaufgabe) Probleme? kniffligen Was sind die
20. Ergebnisse einer Problemsammlung 20 Kein Kubernetes Kein Kubernetes 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht Problem Problem
21. Ergebnisse einer Problemsammlung 21 Kein Kubernetes Kein Kubernetes 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht Problem Problem Maß- nahme Maß- nahme Routine Routine
22. Ergebnisse einer Problemsammlung 22 Kein Kubernetes Kein Kubernetes 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht Problem Problem Gelöstes Problem Gelöstes Problem
23. Ergebnisse einer Problemsammlung 23 Kein Kubernetes Kein Kubernetes 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht Problem Problem
24. 2. Punkt Problem(rück|vor)verschiebung 24
25. Problemrückverschiebung 25 = Root-Cause-Analysis Frage: Woher kommt das Problem? → Der Sache auf den Grund gehen Ursache Problem Zu viele Daten werden mit einer Abfrage geladen Die Daten- strukturen sind kreuz und quer
26. Problemvorverschiebung 26 = „Reverse-Problem-Analysis“ Frage: Wozu führt das Problem? → Weitere Einstiegsstellen inden (aber nur, wenn Lösung nicht anders möglich!) Symptom Ursache Problem Datenbank- abfragen sind zu langsam! Zu viele Daten werden mit einer Abfrage geladen Die Daten- strukturen sind kreuz und quer
27. Erste Lösungsideen finden 27 Spielräume für die Problemlösung schaffen Räume für Ideen Symptom Ursache Problem Datenbank- abfragen sind zu langsam! Zu viele Daten werden mit einer Abfrage geladen Die Daten- strukturen sind kreuz und quer Werbung beim Warten einblenden Optimierte Lesemodelle einführen Nutzungs- szenarien der Daten analysieren Viele potenzielle Dinge, über die nachgedacht werden kann
28. Ergebnisse einer Problemsammlung 28 Kein Kubernetes Kein Kubernetes 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht Problem Problem
29. Ergebnisse einer Problemsammlung 29 Kein Kubernetes Kein Kubernetes 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht Problem Problem hängt ab von
30. Ergebnisse einer Problemsammlung 30 Kein Kubernetes Kein Kubernetes 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht Problem Problem hängt ab von Gelöstes Problem Gelöstes Problem
31. Ergebnisse einer Problemsammlung 31 Kein Kubernetes Kein Kubernetes 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht Problem Problem hängt ab von
32. Ergebnisse einer Problemsammlung 32 Kein Kubernetes Kein Kubernetes 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht Problem Problem hängt ab von Erste Idee Erste Idee
33. 33 3. Punkt Problemverständnis
34. Ergebnisse einer Problemsammlung 34 Kein Kubernetes Kein Kubernetes 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht Schlechte Performance Schlechte Performance Problem Problem hängt ab von Erste Idee Erste Idee
35. Ein typisches Problem 35 Schlechte Performance Schlechte Performance Was können wir dagegen machen?
36. Typische Lösungen 36 Schlechte Performance Schlechte Performance Caching Caching Mehr RAM / CPU Mehr RAM / CPU Server- less Server- less
37. Schlechte Performance Schlechte Performance Eine typische Situation 37 Caching Caching Mehr RAM / CPU Mehr RAM / CPU Server- less Server- less
38. Resultat: Verschlimmbesserung 38 Mehr RAM / CPU Mehr RAM / CPU = Umsetzung von Features dauert zu lange = Umsetzung von Features dauert zu lange Daten- inkonsistenzen Daten- inkonsistenzen Hohe Betriebs- kosten Hohe Betriebs- kosten Instabile Betriebs- umgebung Instabile Betriebs- umgebung ↓ ↓ ↓ Folgen = Quelle neuer Probleme Caching Caching Server- less Server- less
39. Resultat: Verschlimmbesserung 39 Kommt nicht so gut bei allen an…
40. Bei Begriffen genauer werden 40 Schlechte Performance Schlechte Performance Umsetzung von Features dauert zu lange? Umsetzung von Features dauert zu lange? Durchsatz von Vertrags- genehmigungen zu langsam? Durchsatz von Vertrags- genehmigungen zu langsam? Entwickler tanzen zu schlecht? Entwickler tanzen zu schlecht? Antwortzeiten der Anwendung dauern zu lange? Antwortzeiten der Anwendung dauern zu lange?
41. 41 „Was meinst du damit?“ Einfache Frage, große Wirkung!
42. Begriffe im Kontext sehen 42 Wörter bekommen erst in einem Kontext eine Bedeutung → z. B. durch Kategorisierung bzw. Clustering von Problemen Schlechte Performance Schlechte Performance Feature- entwicklung Feature- entwicklung Leistungs- effizienz Leistungs- effizienz Schlechte Entwicklungs- performance Schlechte Entwicklungs- performance ??? ??? Schlechte System- performance Schlechte System- performance →
43. Bei Begriffen konkreter werden 43 Ø 400 DB- Calls bei 1 Klick in Anwendung Ø 400 DB- Calls bei 1 Klick in Anwendung Ø 1000 DB- Calls bei Report- Generierung Ø 1000 DB- Calls bei Report- Generierung 10000 DB- Calls bei Jahresend- berichts- generierung 10000 DB- Calls bei Jahresend- berichts- generierung > >
44. Ergebnisse einer Problemsammlung 44 Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht Problem Problem
45. Ergebnisse einer Problemsammlung 45 Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht Problem Problem
46. Ergebnisse einer Problemsammlung 46 Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht Problem Problem Cluster Cluster
47. Ergebnisse einer Problemsammlung 47 Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht Skalier- barkeit Skalier- barkeit Prozesse Prozesse Codequalität Codequalität Problem Problem Cluster Cluster
48. Ergebnisse einer Problemsammlung 48 Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht Skalier- barkeit Skalier- barkeit Prozesse Prozesse Codequalität Codequalität Problem Problem Cluster Cluster
49. 4. Punkt ProblemursachEN 49
50. 50 UrsachEN betrachten Code wird lokal nicht getestet Build-Server ist teils fehlkonfiguriert Externe Systeme ändern Abläufe ohne Kommunikation Builds schlagen zu oft fehl im Nightly Build hat Ursache Legende Ursachen Problem Problem → UrsachEN Wichtige Frage: Was noch?
51. Ergebnisse einer Problemsammlung 51 Kein Kubernetes Kein Kubernetes 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht Problem Problem hängt ab von Erste Idee Erste Idee
52. 5. Punkt Passende Maßnahmen finden 52
53. 53 Gefahr: Maßnahmen oder Ursachen unvollständig Code wird lokal nicht getestet Build-Server ist teils fehlkon iguriert Externe Systeme ändern Abläufe ohne Kommunikation Builds schlagen zu oft fehl im Nightly Build Entwickler müssen Tests erfolgreich ausführen ist Maßnahme für hat Ursache Legende ist eigentlich Maßnahme für Ein ührung von Consumer-driven Contract Testing Externe Systeme durch Mocks ersetzen ? ? Fehlende Maßnahme Fehlende Ursache Ursachen Problem Maßnahmen Maßnahmen zu Ursachen finden
54. 54 We fail more often because we solve the wrong problem than because we get the wrong solution to the right problem.” Russell L. Ackoff “ Bild: https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Russel_Lincoln_Ackoff.jpg
55. Landkarte der Probleme 55 Ursachen mit Maßnahmen zusammenbringen Code wird lokal nicht getestet Externe Systeme ändern Abläufe ohne Kommunikation Builds schlagen zu oft fehl im Nightly Build Entwickler müssen Tests erfolgreich ausführen Einführung von Consumer-driven Contract Testing Ursachen Maßnahmen
56. Landkarte der möglichen Lösungen 56 Folgen der Maßnahmen identifizieren (nichts ist umsonst!) Code wird lokal nicht getestet Externe Systeme ändern Abläufe ohne Kommunikation Builds schlagen zu oft fehl im Nightly Build Entwickler müssen Tests erfolgreich ausführen Einführung von Consumer-driven Contract testing Ursachen Maßnahmen Folgen Schulungen für effektives Testen notwendig Lokale Test müssen schnell durchlaufen Folgen
57. Landkarte der Lösungen 57 Folgen der Maßnahmen bewerten ür die eigene Situation Code wird lokal nicht getestet Externe Systeme ändern Abläufe ohne Kommunikation Builds schlagen zu oft fehl im Nightly Build Entwickler müssen Tests erfolgreich ausführen Einführung von Consumer-driven Contract testing Ursachen Maßnahmen Folgen Schulungen für effektives Testen notwendig Lokale Test müssen schnell durchlaufen Folgen Bewertung Sinnvoll, da wir Qualitätsoffensive anstreben
58. Landkarte der Lösungen 58 Übersicht über konkrete Maßnahmenbündel schaffen Ursachen Maßnahmen Folgen Folgen Bewertung
59. Ergebnisse einer Problemsammlung 59 Kein Kubernetes Kein Kubernetes 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht Problem Problem hängt ab von Erste Idee Erste Idee
60. Ergebnisse einer Problemsammlung 60 Kein Kubernetes Kein Kubernetes 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht Problem Problem hängt ab von Erste Idee Erste Idee
61. Ergebnisse einer Problemsammlung 61 Kein Kubernetes Kein Kubernetes 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht Problem Problem hängt ab von Maß- nahme Maß- nahme Keine Maß- nahme Keine Maß- nahme
62. Ergebnisse einer Problemsammlung 62 Kein Kubernetes Kein Kubernetes 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung 100k DB-Calls bei 1 Klick in Anwendung Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht Problem Problem hängt ab von Maß- nahme Maß- nahme Gelöstes Problem Gelöstes Problem Folge Folge
63. Ergebnisse einer Problemsammlung 63 Lokaler Build geht nicht Lokaler Build geht nicht Problem Problem Folge Folge
64. 6. Punkt Denkfehler beachten 64
65. Sehen wir die wirklichen Probleme? 65 Problemidentifikation hinterfragen! Ursachen Maßnahmen Folgen Folgen Bewertung Sehen wir wirklich die richtigen Probleme?
66. 66 Wer nur im Code sucht, wird auch nur dort Probleme finden! 1 101 1 0
67. Antimethode: Den Schlüssel unter der Straßenlaterne suchen 67 Nicht nur dort suchen, wo das Licht hin ällt!
68. Bewusst in die Breite gehen! 68
69. 69 I suppose it is tempting, if the only tool you have is a hammer, to treat everything as if it were a nail.” Abraham Maslow Bild: https://en.wikipedia.org/wiki/Abraham_Maslow#/media/File:Abraham_Maslow.jpg “
70. Die große Welt der Denkfehler 70
71. Ein paar Denkfehler als Beispiel 71 Grand Vision Bias Grand Vision Bias Entnommen von Janelle Arty Starr: Idea Flow - How to Measure the PAIN in Software Development
72. 7. Punkt Zielführende Problemlösung 72
73. Ist unser Weg der richtige? 73 Problemlösungsvorgehen reflektieren! Ursachen Maßnahmen Folgen Folgen Bewertung
74. Kausale Ketten in Frage stellen 74 Wir haben kein Content Management System Wir haben kein Content Management System Vorgeschriebenes Single Sign-On wurde bisher falsch bzw. nicht implementiert Vorgeschriebenes Single Sign-On wurde bisher falsch bzw. nicht implementiert Wir haben keine anpassbare Login- Seite für unsere internen Anwendungen Wir haben keine anpassbare Login- Seite für unsere internen Anwendungen Unsere IT- Mitarbeiter müssen ständig Anmeldeseiten für neue Anwendungen erstellen Unsere IT- Mitarbeiter müssen ständig Anmeldeseiten für neue Anwendungen erstellen Warum? Warum? Zuständigkeiten und Budget- zuweisung für Themen der Rechteverwaltung sind unklar Zuständigkeiten und Budget- zuweisung für Themen der Rechteverwaltung sind unklar Was noch? ... ... Lösungsraum Problemraum Für welche Lösung ist das das Problem? Warum (ist das ein Problem)?
75. „Problem… 75 Bei Rekordaus- schüttungen informieren wir unsere Kunden, dass sie bitte früher unser System nutzen sollen. Online- Lottoanbieter Entwicklung WT$? Bessere Werbe- möglichkeiten! Vor großen Anstürmen können wir alle unsere Kunden anschreiben und damit noch einmal Werbung für unser Angebot machen! …oder Chance?“
76. „Problem… 76 Die Umsetzung einer Kundenanforderung im System dauert bei uns immer sehr lange. Schlechte Wartbarkeit! ! Softwarehaus …oder Chance?“ Wir haben Time & Material- Wartungsverträge mit Kunden geschlossen, die uns die Zeit für die Umsetzung bezahlen! Bezahlter Wartungsvertrag Entwicklung WT$?
77. „Problem… 77 Unsere Kunden sind sehr stark in unser angebotenes Services- Ökosystem integriert. Software-as- Service-Anbieter …oder Chance?“ Durch einen Vendor- Lock-In binden wir Kunden langfristig an unsere Plattform! Entwicklung WT$?
78. 78 Wenn Sie ein Ziel haben, und Sie sind auf dem Weg Ihr Ziel zu erreichen, dann haben Sie kein Problem! Wenn Sie ein Ziel haben, und Sie sind nicht auf dem Weg Ihr Ziel zu erreichen, dann haben Sie ein Problem! [..] Ohne Ziel ist es nämlich verdam- mt schwer zu erkennen, ob man auf dem richtigen Weg ist.“ Georg Jocham Zitat aus https://georgjocham.com/apl006-wir-haben-ein-problem-haben-wir-wirklich-ein-problem/ Bild aus https://www.youtube.com/watch?v=q7JKlHJqDY4 “ ? ? ?
79. 79 Vielen Dank
80. Zusammenfassung Knifflige Probleme in Softwaresystemen lösen 80
81. Wiederholung: Sieben Themen 81 Problem lösen frei nach Prof. Walter Schönwandts „Key Seven“ 1. Was sind die Probleme? 2. Problem(rück|vor)verschiebung 3. Problemverständnis 4. ProblemursachEN 5. Passende Maßnahmen finden 6. Denkfehler beachten 7. Richtiges Problem? Unge ähres Verhältnis der Zeitdauer der Themen
82. Kudos 82 Dieser Talk baute vor allem auf die Ideen von Prof. Walter Schönwandt et.al. auf* Podcast-Folge von Georg Jocham Abenteuer Probleme lösen, Folge 021: So löst man komplexe Probleme, im Gespräch mit Prof. Walter Schönwandt https://georgjocham.com/apl-020-so-loest-man- komplexe-probleme-im-gespraech-mit-prof-dr- walter-schoenwandt/ game changer Frei verfügbar unter https://scg.unibe.ch/ download/oorp/ usual suspects * es gibt aber genügend Berichte über meine Praxiserfahrungen damit!
83. 83 Fragen + Antworten
84. 84 Vielen Dank
85. Bis gleich beim INNOQ-Stand? 85
86. KLIENTEN Finance • Telko • Logistik • E-Commerce • Fortune 500 • KMUs • Startups FAKTEN ~160 Mitarbeitende 1998 gegründet 9 Standorte in D & CH UNSER ANGEBOT Produktkonzeption & Design Software-Entwicklung & -Architektur Technologie-Beratung Infrastruktur & Betrieb Wissenstransfer, Coaching & Trainings FOKUS Webapplikationen SaaS IoT Produktentwicklung ML/AI Blockchain TECHNOLOGIEN (Auswahl) Java/Spring Ruby/Rails Scala AWS Kubernetes Azure JavaScript Python C# ML/AI Blockchain 86 86