非機能品質を作り込むための実践アーキテクチャ

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© 2024 Loglass Inc. 2 自己紹介 NTTデータで大規模ミッションクリティカルシステムや基幹システムのアーキテクチャ設計、開発統括業務に従事した後、より堅牢な開発を求めてプログラム言語理論（型システム、関数型等）の研究に踏み込む。その後、よりセキュアな世界を目指して、Visional（BizReach）にてサイバーセキュリティ事業の立ち上げや開発、プロダクトマネジメントをリード。ContractS にて開発部長、プロダクト部長、技術戦略室長、VP of Developmentを経て、 2023年に株式会社ログラスにジョイン。株式会社ログラス開発本部 Enabling&Platform部部長鈴木健一 Kenichi Suzuki（knih） X: @_knih

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© 2024 Loglass Inc. 21 01 | データ増大による問題 PostgreSQLのクエリ最適化アルゴリズム最低コストパス式書き換え（前処理）リレーション情報抽出動的計画法ベース遺伝アルゴリズムベース（GEQO）クエリ実行少ない多い結合パス次第でアルゴリズムが変わり、パフォーマンスが安定しにくい結果にパス探索パス探索と枝刈りは同時に行われるため、PlannerとOptimizerの区別はない結合パス

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© 2024 Loglass Inc. 24 01 | データ増大による問題パフォーマンス問題パフォーマンスが劣化すると、さまざまな問題につながりやすい ● DB・CPU負荷の増大 ○ → インフラコスト増大、リクエストが詰まりやすい状態を誘発 ● タイムアウトによるユーザーリクエストの失敗 ○ → ユーザーへの業務影響、機会損失 ● マテリアライズド・ビューの更新遅延 ○ → データ不整合 ● パフォーマンスチューニングの工数増加 ○ → 開発が遅くなる

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© 2024 Loglass Inc. 26 01 | データ増大による問題パフォーマンスの検討に早すぎるということはない “ 最大の理由は、どのような変更を加えた時にパフォーマンスが急降下したかがわかることです。これならパフォーマンス問題に直面した時に、アーキテクチャー全体を相手にせず、最近に加えた変更に焦点を絞り込んでいけるのです。 Rebecca Parsons 編 (2009). ソフトウェアアーキテクトが知るべき97のこと- 第13章. オライリー・ジャパン.

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© 2024 Loglass Inc. 27 01 | データ増大による問題スケールを成功させるためには洗練されたアーキテクチャが必要 “ ソフトウェア・システムの規模が大きく、複雑であればあるほど、成功のためにはよく練られたアーキテクチャが必要になる The greater the size and complexity of a software system, the more you will need a well thought-out architecture in order to succeed Joseph Ingeno (2018). Software Architect's Handbook: Become a successful software architect by implementing effective architecture concepts. Packt Publishing.

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© 2024 Loglass Inc. 34 02 | 継続的アーキテクチャ継続的アーキテクチャの原則参考：Murat Erder (2015). Continuous Architecture: Sustainable Architecture in an Agile and Cloud-Centric World. Morgan Kaufmann. 1. プロジェクトではなく、プロダクトを設計 2. 機能要件ではなく、品質属性にフォーカス 3. 必要になるまで、設計の決定を遅らせる 4. 変化のために設計する — “小さな力 "を活用する 5. ビルド、テスト、デプロイのための設計 6. システムの設計後に組織をモデル化顧客に集中する品質属性の要件がアーキテクチャを推進使われない無駄を避ける小規模で疎結合に継続的デリバリーも考慮チームの編成方法がアーキテクチャと設計を駆動する

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© 2024 Loglass Inc. 35 02 | 継続的アーキテクチャ継続的アーキテクチャの主要な活動 ● 品質属性を計測し、フィードバックループをまわす ● 技術的負債を管理する Murat Erder Pierre Pureur, Eoin Woods (2021). Continuous Architecture in Practice:Software Architecture in the Age of Agility and DevOps. Addison-Wesley Professional.

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© 2024 Loglass Inc. 37 03 | 非機能要件、品質属性と品質属性シナリオ機能要件と非機能要件機能要件非機能要件概要システムが提供する必要のあるビジネス機能と実行時の動作を説明したものシステムが機能要件を実現するために満たす必要のある品質について説明したもの目的プロダクトが何をするかプロダクトがどのように動くかどの程度提供するかフォーカスユーザー課題動作や機能ユーザー期待品質、性能、制約等最終結果プロダクトのフィーチャープロダクトの性質特徴認識しやすい認識しづらい

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© 2024 Loglass Inc. 38 03 | 非機能要件、品質属性と品質属性シナリオソフトウェアの品質特性システム/ソフトウェア製品品質機能連合性性能効率性交互性使用性信頼性セキュリティ保守性移植性・適応性・設置性・置換性・モジュール性・再利用性・解析性・修正性・試験性・機密性・インテグリティ・否認防止性・責任追跡性・真正性・成熟性・可用性・障害許容性（耐故障性）・回復性・適切度認識性・習得性・運用操作性・ユーザエラー防止性・ユーザインタフェース快美性・アクセシビリティ・共存性・相互運用性・時間効率性・資源効率性・容量満足性・機能安全性・機能正確性・機能適切性品質特性品質副特性システム‧ソフトウェア製品の品質モデル（JIS X 25010:2013（IEC25010：2011）に基づく）

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© 2024 Loglass Inc. 39 03 | 非機能要件、品質属性と品質属性シナリオ品質特性、品質副次特性、品質属性 Bevan, Nigel & Azuma, Motoei. (1997). Quality in Use: Incorporating Human Factors into the Software Engineering Lifecycle. Software Engineering Standards, International Symposium on. 169. 10.1109/SESS.1997.595963. 内部品質外部品質品質特性品質副特性品質属性

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© 2024 Loglass Inc. 40 03 | 非機能要件、品質属性と品質属性シナリオ品質属性（Quarity Attributes） ● 品質属性＝品質特性を細分化した末端 ○ 性能→時間効率→レスポンスタイム、スループット等 ● 測定可能、テスト可能 ● 品質属性要件はアーキテクチャと相互に影響しあう ● 品質属性間にトレードオフがある ○ 例：セキュリティを高めるとユーザビリティが低下する品質属性がアーキテクチャの肝

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© 2024 Loglass Inc. 42 03 | 非機能要件、品質属性と品質属性シナリオ品質属性シナリオ（Quality Attribute Scenario） ● 非機能要件を具体的で計測可能な形で記述する方法 ● 品質属性を正確に捉え、設計の判断基準に活用する書籍によっては「品質特性シナリオ」と訳されることもあるがquality characteristic と混同するので、ここでは「属性」に統一

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© 2024 Loglass Inc. 43 03 | 非機能要件、品質属性と品質属性シナリオ品質属性シナリオ（Quality Attribute Scenario）ソース刺激を引き起こした要因や主体刺激システムに何かしらの影響を与える外部または内部の出来事環境シナリオが発生する状況や条件測定応答が成功したかどうかを評価するための具体的な基準応答刺激に対してシステムが取るべき行動や結果アーティファクト刺激を受ける対象となるシステムやコンポーネント Murat Erder Pierre Pureur, Eoin Woods (2021). Continuous Architecture in Practice:Software Architecture in the Age of Agility and DevOps. Addison-Wesley Professional.

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© 2024 Loglass Inc. 44 03 | 非機能要件、品質属性と品質属性シナリオ品質属性シナリオの例項目内容ソースユーザ操作刺激集計・レポート機能をリクエストするアーティファクト集計データベース環境データ量XXX件、条件XXX レスポンス集計されたレポートを返す測定・集計レポート生成が完了するまでの応答時間が5秒以内であること・CPU使用率が70%を超えないこと・メモリ使用量がXGBを超えないこと実際には同時実行数や分間リクエスト等の状況も盛り込む

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© 2024 Loglass Inc. 47 04 | 非機能要件の直交性をあげる直交性（Orthogonality） ● システムの要素が独立性を保ち、互いに干渉しないこと、またはその度合い ● 例： ○ テーブル設計が正規化されており、1つのテーブルを修正しても、他のテーブルには影響を及ぼさない ○ ボタンの見た目（デザイン）と機能（イベントハンドラ）が独立している　　　　　　　　直交性が高いと、変更に強く、複雑性が低くなる

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© 2024 Loglass Inc. 50 05 | 複雑性の分離とアーキテクチャ量子オニオンアーキテクチャ Presentation層 Infrastructure層 UseCase層 Domain層 Repository（実装クラス）・Entityの永続化/検索 Repository (Interface) ・Repositoryの仕様定義 Entity, Value Object, Domain Service ・ドメイン知識（ルール/制約）の表現 Controller ・エンドポイント定義・HttpRequestで渡された値とUseCase層に渡す値のマッピング・入力値のValidation UseCase ・ユースケースの実現・Entity, Value Objectの生成、使用、永続化依頼・EntityからPresentation層に渡す値への変換

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© 2024 Loglass Inc. 55 05 | 複雑性の分離とアーキテクチャ量子アーキテクチャ量子（Architecture Quantum）自己完結した独立して展開可能なユニット量子内のコードが目的に沿って統一されている（凝集性が高い） “ アーキテクチャ量子は、システムが適切に機能するために必要なすべての構造要素を含む、高い機能的結合性を備えた独立して展開可能なコンポーネントです An architectural quantum is an independently deployable component with high functional cohesion, which includes all the structural elements required for the system to function properly Neal Ford, Rebecca Parsons, Patrick Kua, Pramod Sadalage (2022). “Building Evolutionary Architectures: Automated Software” 2nd Edition. O’Reilly Media.

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© 2024 Loglass Inc. 56 05 | 複雑性の分離とアーキテクチャ量子コナーセンス（connascence） 2つ以上の要素がどれだけ密接に関連し、変更に伴って影響を及ぼし合うかを表す概念種類内容例名前のコナーセンス要素が名前で関連づけられているメソッド名の修正型のコナーセンス要素が型で関連づけられている関数の引数の型を修正すると、呼び出し側も修正順序のコナーセンス要素が順序に依存している引数の順番を入れ替えると、呼び出し側も修正同期的なコナーセンス要素が時間的に連携して動作する必要がある依存関係サービスAがサービスBにAPIリクエストし、レスポンスを待つ独立したアーティファクトの塊を考えるときにコナーセンスを意識する

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© 2024 Loglass Inc. 59 05 | 複雑性の分離とアーキテクチャ量子非機能品質を作り込む Application adapters クエリサービス REST 外部サービスストリーム Publisher 集計サービスデータセット集計・レポート量子品質属性からアーキテクチャ改善品質属性シナリオで要件、品質基準を明確にする（アーキテクチャの形をあぶり出す）直交性をあげ、独立進化可能にするシナリオの独立性が高まる（検証・アーキテクチャ判断しやすい）

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© 2024 Loglass Inc. 61 06 | まとめまとめ ● 非機能要件は影響が広範囲になりやすい ● 品質属性シナリオを明確化することで、アーキテクチャの形がみえてくる ● 複雑性をコントロールし、直交性を高めることで、アーキテクチャ量子化できる ● 量子化されると独立進化させられるため、中長期的に技術開発をしながらケイパビリティをアップグレードできる ● 非機能品質を作り込める状態になる

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