IT- und Medientechnik · IT- und Medientechnik 2-10 21.10.2019 Heiko Weber Probleme bei der...

IT- und Medientechnik

Vorlesung 2: 21.10.2019

Wintersemester 2019/2020 h_da

Heiko Weber, Lehrbeauftragter

IT- und Medientechnik 21.10.20192-2 Heiko Weber

Teil 1: IT- und MedientechnikThemenübersicht der Vorlesung

Hard- und Software Hardware: CPU, Speicher, Bus, I/O, ... Software: System-, Unterstützungs-, Anwendungssoftware

Quellcode und Entwicklerdokumentation Programmiersprachen, Dokumentation Phasen der Softwareentwicklung, Software-Entwicklungsmethoden

Netzwerke und Internet Geschichte, Netzwerk-Strukturen Protokolle und Technologien, Standards, Cloud

Techniken der Datenübertragung Sockets, LAN vs. WAN, VPN

Digitalisierung von Inhalten und elektronische Übertragung Dateiformate, Kompression, Backups


Klassisches Wasserfallmodell

Entwurf

Implementierung

Überprüfung

Anforderungsanalyse

Betrieb + Wartung

Installation + Abnahme


Klassisches Wasserfallmodell

Entwurf

Implementierung

Überprüfung

Anforderungsanalyse

Betrieb + Wartung


Softwareentwicklung ist in sequentielle Phasen unterteilt; wenn eine Phase vollständig abgeschlossen wurde, wird mit der nächsten begonnen

sinnvoll, wenn Anforderungen, Leistungen und Abläufe in der Planungsphase präzise beschrieben werden können


Erweitertes Wasserfallmodell

Entwurf

Implementierung

Überprüfung

Anforderungsanalyse

Betrieb + Wartung



Erweitertes Wasserfallmodell

Entwurf

Implementierung

Überprüfung

Anforderungsanalyse

Betrieb + Wartung


erlaubt ein schrittweises „Aufwärtslaufen“ der Kaskade, falls in der aktuellen Phase etwas fehlschlägt, um den Fehler auf der nächsthöheren Stufe zu beheben


V-Modell

Implemen-tierung

Akzeptanztests gegen Kundenanforderungen

Integrationstests gegen Produktanforderungen

Systemtests gegen Systemanforderungen

Applikationstests gegen technische Spezifikation

Modultests gegeneinzelne Codebereiche

Anforderungs-analyse: Kunden

Anforderungs-analyse: Produkt

Anforderungs-analyse: System

Entwurf

Überprüfung

Überprüfung

Überprüfung

Überprüfung



Beispiel-Softwareprojekt mit dem Wasserfallmodell

Entwurf

Implementierung

Überprüfung

Anforderungsanalyse

Betrieb + Wartung



Klassische Softwareentwicklungsmethoden

Entwurf

Implementierung

Überprüfung

Anforderungsanalyse

Betrieb + Wartung


Wasserfallmodell V-Modell

Entwurf

Implemen-tierung

Überprüfung



Akzeptanztests gegen Kundenanforderungen

Anforderungs-analyse: Produkt

Integrationstests gegen Produktanforderungen

Anforderungs-analyse: System Überprüfung Systemtests gegen

Systemanforderungen

Überprüfung Applikationstests gegen technische Spezifikation

Überprüfung Modultests gegen einzelne Codebereiche


Probleme bei der Softwareentwicklung

einige Grundprobleme treten bei Softwareentwicklungs-Projekten immer wieder auf: der Fertigstellungstermin wird nicht eingehalten die geplanten Kosten werden nicht eingehalten die Qualitätsziele werden nicht erreicht

einige Ursachen dieser Probleme sind: unklare Kundenanforderungen unerwartete Änderungen der Anforderungen

Änderungen am Funktionsumfang Änderungen an Prioritäten veränderte gesetzliche Vorgaben ...


Änderungskosten während der Softwareentwicklung

die meisten Änderungskosten steigen exponentiell mit der Zeit

Anforderungsanalyse Entwurf Implementierung Überprüfung Betrieb

Kosten

Zeit


Änderungskosten während der Softwareentwicklung

die meisten Änderungskosten steigen exponentiell mit der Zeit

Anforderungsanalyse Entwurf Implementierung Überprüfung Betrieb

Kosten

Zeit

Anforderungsanalyse und Entwurf sehr genau durchführen


Wie viel Aufwand ist sinnvoll?

um Änderungskosten zu reduzieren, sollten die Anforderungsanalyse und der Entwurf sehr genau durchgeführt werden


Wie viel Aufwand ist sinnvoll?

um Änderungskosten zu reduzieren, sollten die Anforderungsanalyse und der Entwurf sehr genau durchgeführt werden

ABER: einige Anforderungen können erst beim eigentlichen Einsatz in Systemen (z.B. durch

Prototypen) geklärt werden

wenn zu viel Zeit für Anforderungsanalyse und Entwurf verwendet wird, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass sich die Anforderungen in der Zwischenzeit ändern

in einigen Bereichen muss Software schnell zur Verfügung stehen, so dass nicht viel Zeit für Anforderungsanalyse und Entwurf zur Verfügung steht


Agile Softwareentwicklung

Abkehr von festgelegten Vorgehensweisen und schwergewichtigen Prozessen

Abbau von Bürokratie

stellt nicht die Planung, sondern die lauffähige Software in den Mittelpunkt

Programmierung wird nicht als minderqualifizierte Konstruktionsarbeit betrachtet, sondern als integriert mit der Planung und Überprüfung

ständige Einbeziehung der Kunden/Auftraggeber, um Probleme frühzeitig zu erkennen und entsprechend reagieren zu können


Manifest für Agile Softwareentwicklung

Quelle: http://agilemanifesto.org/

„Wir erschließen bessere Wege, Software zu entwickeln,indem wir es selbst tun und anderen dabei helfen. Durch diese Tätigkeit haben wir diese Werte zu schätzen gelernt:

Individuen und Interaktionen mehr als Prozesse und Werkzeuge

Funktionierende Software mehr als umfassende Dokumentation

Zusammenarbeit mit dem Kunden mehr als Vertragsverhandlung

Reagieren auf Veränderung mehr als das Befolgen eines Plans

Das heißt, obwohl wir die Werte auf der rechten Seite wichtig finden, schätzen wir die Werte auf der linken Seite höher ein.“


Abschaffung von „entbehrlichem Müll“

alles, was nicht Teil des eigentlichen Softwareproduktes ist, welches der Kunde/Auftraggeber benötigt, ist „Müll“

ein Kunde/Auftraggeber hat kein Interesse an „Müll“

einiger „Müll“ ist notwendig für die Softwareentwicklung – das ist „notwendiger Müll“ („necessary waste“)

z.B. gewisse Entwicklungsdokumentation, Tests, …

„notwendiger Müll“ soll auf ein Miminum reduziert werden

einiger „Müll“ ist evtl. entbehrlich für die Softwareentwicklung – das ist „entbehrlicher Müll“ („unnecessary waste“)

z.B. umfangreiche Architekturdokumentation, langfristige Pläne, …

„entbehrlicher Müll“ soll vermieden werden


User-Stories und Tasks

User-Story eine in Alltagssprache formulierte Software-Anforderung

„Als <Rolle> möchte ich <Wunsch>.“ z.B. „Als Benutzer des Terminkalenderprogramms möchte ich zwischen den

Ansichten eines Tages, einer Woche und eines Monats wechseln können.“ zur Überprüfung, ob die Anforderung erfüllt wurde, werden auch Akzeptanzkriterien

(„Definition of Done“) in Alltagssprache beschrieben z.B. „wenn auf den 'Tag'-Button geklickt wird, werden nur die Termine für den

ausgewählten Tag angezeigt“

Tasks aus einer User-Story werden einzelne Tasks (Aufgaben) abgeleitet, die so klein sind,

dass sie auf technische Aufgaben der Implementierung abgebildet werden können


User-Stories und Tasks

User-Story

Anforderung

Akzeptanzkriterien

Tasks

technische Aufgaben

Kunde Auftraggeber

Entwicklung


Beispiel-Software: Buchhaltungsprogramm

Betriebssystem: Linux

Laufzeitumgebung: Java-Runtime

Web-Plattform: Tomcat

Buchhaltungsprogramm Browser:Firefox

Datenbanksystem:MySQL


Agile Softwareenticklungsmethoden

Extreme Programming (XP) Paarprogrammierung, Refactoring, ...

Scrum Arbeiten in Sprints, eigenständige Scrum Teams, ...

Kanban kontinuierlicher Fluss der Arbeit, Begrenzung der Menge angefangener Arbeit, ...

viele weitere Methoden existieren

in großen Softwareprojekten wird auch häufig eine Mischung aus verschiedenen agilen Softwareentwicklungsmethoden für unterschiedliche Bereiche des Projekts angewandt


Scrum

einfaches Modell, mit wenig festen Strukturen

Teams organisieren sich weitgehend selbst

Methoden werden bei Bedarf angepasst

Entwicklungsprozess unterteilt in Iterationen (Sprints) meist 2-4 Wochen pro Sprint

am Anfang eines jeden Sprints werden die zu entwickelnden Funktionalitäten für den Zeitraum festgelegt

während eines Sprints keine Einmischung vom Management in die Teams

tägliche kurze Teammeetings (Daily Standups)


Sprint

aus der priorisierten Liste der Kundenanforderungen wählt das Team am Anfang eines Sprints die Funktionalitäten aus, die implementiert werden können in dem Zeitrahmen

während des Sprints wird im Daily Standup geklärt, wie der Fortschritt ist und ob ein Teammitglied Unterstützung benötigt

die Funktionalität muss so „klein“ sein, dass sie innerhalb eines Sprints implementiert, getestet und dokumentiert werden kann

am Ende des Sprints wird in einer Demo gezeigt, was erreicht wurde und der Kunde (oder eine stellvertretende Person) entscheidet, ob die Funktionalität erreicht wurde

am Ende eines Sprints soll immer eine lauffähige Software stehen

das Team führt am Ende eines Sprints auch eine Retrospektive durch und überlegt, ob im nächsten Sprint Änderungen an der Arbeitsweise vorgenommen werden sollen


Sprint

Scrum-Kreislauf

Anforderungs-analyse + Entwurf(wenige Stunden)

ImplementierenÜberprüfen

Dokumentieren(mehrere Tage)


Abnahme(1 Stunde)

priorisierteAnforderungs-

liste

Retrospektive(1 Stunde)

lauffähigeSoftware

Daily Standup(10 Minuten)


Sprint

Scrum-Kreislauf





Abnahme(1 Stunde)


liste


lauffähigeSoftware


Ent- wicklung


Sprint

Scrum-Kreislauf





Abnahme(1 Stunde)


liste


lauffähigeSoftware


Ent- wicklung

KundeAuftraggeber


Sprint

Scrum-Kreislauf





Abnahme(1 Stunde)


liste


lauffähigeSoftware


Ent- wicklung

KundeAuftraggeber

User-Stories


Wiederverwendung von existierender Software

früher Software war klein und überschaubar und lief meist isoliert lange Planungs- und Entwicklungsphasen Wasserfallmodell war für die Softwareentwicklung passend Software wurde oft komplett neu geschrieben

heute die meiste Software ist hochkomplex und ist vernetzt Software muss schnell verfügbar sein agile Softwareentwicklungsmethoden werden meistens eingesetzt Software baut meistens auf mehreren vorhandenen Softwarebibliotheken

(Softwarebausteinen) auf – nur kleine Teile der eigentlichen Software werden speziell für ein Projekt entwickelt

Wiederverwendung existierender Softwarebibliotheken >> Third-Party-Libraries


Beispiel: einige Third-Party-Libraries im OpenOffice/LibreOffice

OpenOffice/LibreOffice

zlibKompression

von Daten

OpenSSLVerschlüsselung

von Daten

icuZeichensätzeSprachregeln

...

spezielle Funktionalität von OpenOffice/LibreOffice

...


Verfügbarkeit von Software und Softwarelizenzen

kommerzielle Software

nichtkommerzielle Software

Open-Source-Software

Freie Software

Software as a Service (SaaS)


Open-Source-Software

Quellcode ist öffentlich verfügbar

meist wird Open-Source-Software in öffentlichen Projekten entwickelt und beliebige Entwickler können ihre Änderungen einarbeiten oder zumindest vorschlagen

Open-Source heißt nicht unbedingt kostenlos z.B. kann in der Lizenz für spezielle Nutzung eine Lizenzgebühr gefordert oder

evtl. sogar eine kommerzielle Nutzung ausgeschlossen werden

Einsicht in den Quellcode >> mehr Vertrauen und Sicherheit keine Geheimnisse und unwahrscheinlicher, dass Hintertüren im Programm

enthalten sind

Beispiele: OpenOffice/LibreOffice, Firefox-Browser, Thunderbird E-Mail-Programm,

Linux-Betriebssystem (Ubuntu, Mint, Fedora, SuSE, ...), ...


Softwarelizenzen

regeln die Nutzung der Software bzw. der Softwarebibliotheken

geregelt wird meistens wie und von wem darf die Software genutzt werden (zu welchem Zweck, auf welcher Hardware, ...)

darf die Software modifiziert werden wie darf die Software verteilt werden (kommerziell, inkl. Quellcode, inkl. Lizenztext, ...)

gängige Softwarelizenzen GNU General Public License (GPL)

erlaubt kostenlose Nutzung und Modifizierung des Codes – offener Quellcode wenn GPL-Softwarebibliotheken eingesetzt werden, muss die resultierende Software auch als

GPL angeboten werden Apache License & BSD License

erlaubt kostenlose Nutzung und Modifizierung des Codes erlaubt zudem Nutzung in kommerzieller und Closed-Source-Software


Beispiel: einige Third-Party-Libraries im Audiograbber

Audiograbber

WMA8ConnectAudiokompression

LAMEMP3-Encoder

...

spezielle Funktionalität von Audiograbber

...


Beispiel: einige Third-Party-Libraries im Audiograbber

Audiograbber

WMA8ConnectAudiokompression

LAMEMP3-Encoder

...

spezielle Funktionalität von Audiograbber

...

extern, weil Patentfragen unklar


Freie Software

„Frei“ in „Freie Software“ bezieht sich auf Freiheit, nicht auf den Preis

die Freiheit, das Programm für jeden Zweck auszuführen die Funktionsweise eines Programms zu untersuchen, und es an seine Bedürfnisse

anzupassen Kopien weiterzugeben und damit seinen Mitmenschen zu helfen ein Programm zu verbessern und die Verbesserungen an die Öffentlichkeit

weiterzugeben, sodass die gesamte Gesellschaft profitiert

Free Software Foundation Europe: http://fsfe.org/


Freie Software

Ktouch

Tri squelOpenBSD

Apache,

(OASIS

Stiftungen wie di e FSFE,

EVENTS: BLOGOSPHERE:

FOREN:

E-MAIL-VERTEILER:

97% der TOP500 Supercomputer

Li nuxTag,

GHM

planet gnu,blog. ofset.o rg

Linuxforen.de,LinuxQuestions

debian-users- de ,bl ag- us ers

GNU Herds

PostgreSQ L,

Scri bus,Inkscape,K3b

Fi refox,

B lender,

Icec at

Audaci ty,

GIMP,

10 0%fr ei

Ubuntu

OpenSo la ris

Debian gNewSense

Ututo

FrO SCon, CLT461(D E),

Emac sWik i,wi ki .debi an.orgOFTC,freenode

X.org,M ySQL

PHP,Apac he ,

G nome,Wi ndow Maker,Linux -Kernel,

KDE,Enli ghtenment,

G NU,

GPLBSD,

C reative Commons (SA)

(Copy lef t ) ,

und Pro jekte w ie :

Berke ley

Ex tremaduraDeutsc hl and, Frankrei ch, B rasil ien, Chi na

MIT,

IBMGoogle ,NASA

W iki pedi a, Greenpeac eUNESCO,

und ISO)ODF(W3C)HTML,XML

UTF- 8

A ut or : R en é M ér ou ( 201 2-0 6-0 4

ORGANISATIONEN:

faqs.org li st >1800, davon 166 in D -A- CHBERATER:

TREFFEN:LUGS:

WIKIS:IRC (Chats):(IETF) aKademy,

) did akt is c he s M at er i al

Anle itungen

m it

braucht

BEN UTZENVERTEILEN

WE ITER

DISTRIBUTIONE N

Frei hei t für j eden Zwec k

dami t das Programm macht was Du wil lst

(Frei he it 1)

Kopien für Jedermann (Frei he it 2)

OFFEN E STANDA RDS

LE RN E A NZUPASSE N

FREIE LIZEN ZEN

QUELLC ODE

BIN ÄRPROGRAMMEFREIE

INH ALT E

zusa mm e ng ef asst in

FREIE SOFTWARE

ist

f ür

UN TERSTÜTZ UNG

kooperieren(Netiquette)

wählen aus

so dass die ganze Communi ty profiti ert

(Freihei t 3)

EIN E THISC HER WE G SOFTWARE Z U VERSTE HENin i hrer Entwi ck lung, Kommerzi ali sie rung,

Ve rtei lung und Benutzung

Lokal isie rungen, Vorlagen, Geräus che , Handbücher und Informati onen,

Sc hrif tarten, Überse tzungen, Bi ldern, FAQs, Anle itungen

E NTWIC KLER

erstellen und debuggen

VE RBE SSERUNGEN WE RTE

BENUT ZER

geben und bekom m en

Ethik , Kreativ ität, kei ne Di skri minierung, Effi zienz, Wi ssenschaft, Wettbewerb, Priv atsphäre, Kooperation, Trans parenz, Sic herhei t, Sol idarität und

am wi chti gsten Frei he it

NGOs:INSTITUTIONEN:

FIRMEN:LÄNDER/REGIONEN:

UNIVERSITÄTEN:

Ne us t e Ver s i on di eser Ko nze pt -K ar t e der Fr e ien S of tw ar e (G F D L) u n te r :e s .gn u .or g /~ r e ne me /fsm ap /de) Ü ber se tzu n g: Ax el B eck er t (ab e@ de ux ch eva ux .or gh @ es .g nu .o r g

Übe r set zun ge n un d Ko mm en t ar e

(Fre ihei t 0 )

und 17(AT)14(CH)

si ehe auc h Li nux-Verband. de

erlauben

LibreOffice ,


Software as a Service (SaaS)

nur so lange und so viel bezahlen, wie die Software genutzt wird

meist in die Breite skalierbar

reduzierter Administrationsaufwand

Date post:	21-Jul-2020
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