presentation.tex

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\title{Softwarearchitekturen}
\subtitle{Wie wird ein Entwurf für eine Softwarearchitektur erzeugt?}
\author{Sidney Kuyateh \& Steffen Walter}
\institute{Duale Hochschule Baden-Württemberg}
\date{\today}
\setbeamercolor{progress bar in head/foot}{fg=orange, bg=lightgray}
\begin{document}
	\maketitle
	\AtBeginSection{
		\begin{frame}{Überblick}
			\scriptsize
			\setlength{\baselineskip}{7pt}
			\tableofcontents[sectionstyle=show, subsectionstyle=show/shaded,currentsection]
		\end{frame}
}
	\begin{frame}{Überblick}
		\scriptsize
		\setlength{\baselineskip}{7pt}
		\tableofcontents[sectionstyle=show]
	\end{frame}
	%%%% Steffen %%%%
		\section{Einführung}
		\metroset{block=fill}
		\subsection{Einführung Softwarearchitekturen}
		\begin{frame}{Einführung Softwarearchitekturen}
			\begin{block}{Definition 1:}
				\enquote{Softwarearchitektur: [...] Strukturierte oder hierarchische Anordnung der Systemkomponenten sowie Beschreibung ihrer Beziehungen.} (\cite{balzert} Seite 520)
			\end{block}
			\begin{block}{Definition 2:}
				\enquote{Strukturen eines Softwaresystems: Softwareteile, die Beziehungen zwischen diesen und die Eigenschaften der Softwareteile und ihrer Beziehungen.} (\cite{clements})
			\end{block}
		\end{frame}
		\section{Architektursichten}
		\subsection{Perspektiven}
			\begin{frame}{Perspektiven}
				\begin{columns}
				\column{0.5\textwidth}
				\begin{itemize}
					\item Es existiert kein Modell, welches alle relevanten Informationen beinhaltet
					\item Verschiedene Perspektiven (vgl. \cite{4+1})
						\begin{itemize}
						\item Logische Sicht
						\item Prozessorientierte Sicht
						\item Entwicklungsorientierte Sicht
						\item Physische Sicht 
						\textcolor{gray}{\item Konzeptionelle Sicht}
						\end{itemize} 
				\end{itemize}
			   	\column{0.5\textwidth}
			   	\begin{figure}
					\includegraphics[width=\textwidth]{4+1.jpg}
					\caption{Darstellung 4+1-Sichtenmodell (vgl. \cite{4+1pic})}
				\end{figure}
			\end{columns}
			\end{frame}
			\subsection{Notationen}
			\begin{frame}{Notationen}
			\begin{columns}
			\column{0.5\textwidth}
			\textbf{Informelle Notation (vgl. \cite[ S. 8]{req}}):
				\begin{itemize}
					\item Syntax und Semantik nicht oder nur informell vorgegeben
					\item Beispiel: freie Diagramme
					\item Vorteilhaft bei der Planung und des Entwurfs von Systemarchitekturen (vgl. \cite[ S. 191]{sommer})
				\end{itemize}				
				\column{0.5\textwidth}
				\textbf{Semi-formale Notation (vgl. \cite[ S. 8]{req}}):
				\begin{itemize}
					\item Syntax vorgegeben, Semantik halbformal beschrieben
					\item Beispiele: UML, OCL
					\item Vorteilhaft bei der Dokumentation von Systemarchitekturen (vgl. \cite[ S. 191]{sommer})
				\end{itemize}
			\end{columns}
			\textit{Auch existiert die Architectural Description Language (ADL). Nachteil: sehr spezifisch auf das Anwendungfeld zugeschnitten.}
			\end{frame}
		
		\section{Architekturmuster}
			\subsection{Definition}
			\begin{frame}{Definition}
				\begin{block}{Merkmale von Architekturmustern (vgl. \cite{wulff}):}
					\begin{itemize}
						\item \enquote{Architekturmuster beschreiben die grundsätzliche 
						Struktur und Organisation einer Anwendung und 
						liegen auf der höchsten Abstraktionsebene.}
					
						\item \enquote{Ein Architekturmuster beschreibt die Menge 
						vordefinierter Subsysteme, spezifiziert deren 
						Zuständigkeit und enthält Regeln zu Organisation 
						der Beziehungen zwischen ihnen.}
					
						\item \enquote{Architekturmuster sind prinzipiell 
						sprach neutral
						und Plattform unabhängig.}
					\end{itemize}
				\end{block}
			\end{frame}
			\subsection{Model-View-Controller-Muster}
			\begin{frame}[allowframebreaks]{Model-View-Controller-Muster}
			   	\begin{figure}
					\includegraphics[width=0.8\textwidth]{mvc.png}
					\caption{Model-View-Controller (MVC) (vgl. \cite[ S.193]{sommer})}
				\end{figure}
				\begin{figure}
					\includegraphics[width=0.6\textwidth]{mvc_bsp.png}
					\caption{Architektur eine Webanwendung im MVC-Modell (vgl. \cite[ S.193]{sommer})}
				\end{figure}
			\end{frame}
			\subsection{Schichtenarchitektur}
			\begin{frame}{Schichtenarchitektur (vgl. \cite[ S. 194]{sommer})}
			\begin{tabular}{*{2}{l}}
				\toprule
				\textbf{Name}&\textbf{Schichtenarchitektur}\\
				\midrule
				\midrule
				\textbf{Beschreibung}&\makecell[l]{Strukturierung in Schichten und hierarchischer\\ Aufbau von Diensten.}\\
				\midrule
				\textbf{Verwendung}&\makecell[l]{Zur Erweiterung von Systemen, der Arbeit in\\ Teams und bei mehreren Sicherheitsebenen.}\\
				\midrule
				\textbf{Vorteile}&\makecell[l]{Bei konstanten Schnittstellen können ganze\\ Schichten ausgetauscht werden.\\ Modulare Nutzung ist möglich.}\\
				\midrule
				\textbf{Nachteile}&\makecell[l]{Probleme durch klare Trennung von Schichten\\ und Einhaltung der Hierarchie.}\\
				\bottomrule
			\end{tabular}
			\end{frame}
			\subsection{Repository-Architektur}
			\begin{frame}{Repository-Architektur (vgl. \cite[ S. 196f]{sommer})}
			\begin{tabular}{*{2}{l}}
				\toprule
				\textbf{Name}&\textbf{Repository-Architektur}\\
				\midrule
				\midrule
				\textbf{Beschreibung}&\makecell[l]{Zentrale Schnittstelle und Datenspeicher ist das\\ Repository. Interaktion zwischen Komponenten\\ läuft ausschließlich über das Repository.}\\
				\midrule
				\textbf{Verwendung}&\makecell[l]{Fokus auf lange Speicherung und große Daten-\\mengen.}\\
				\midrule
				\textbf{Vorteile}&\makecell[l]{Unabhängigkeit der Komponenten, Systemweite\\ Änderungen durch eine Komponente möglich.}\\
				\midrule
				\textbf{Nachteile}&\makecell[l]{Fehler beim Repository wirken sich auf das ganze\\ System aus. Flaschenhals durch zentrale Kom-\\munikationsschnittstelle}\\
				\bottomrule
			\end{tabular}
			\end{frame}	
			\subsection{Client-Server-Architektur}
			\begin{frame}{Client-Server-Architektur (vgl. \cite[ S. 198]{sommer})}
			\begin{tabular}{*{2}{l}}
				\toprule
				\textbf{Name}&\textbf{Client-Server-Architektur}\\
				\midrule\midrule
				\textbf{Beschreibung}&\makecell[l]{Funktionen werden durch Dienste zur Verfügung\\ gestellt. Jeder Dienst wird durch einen Server\\ bereitgestellt. Clients greifen auf den Server zu\\ um den gewünschten Dienst aufzurufen.}\\\midrule
				\textbf{Verwendung}&\makecell[l]{Zugriff auf gemeinsame Datenbank möglich. Gute\\ Hardwareauslastung durch serverbasiertes Modell.}\\\midrule
				\textbf{Vorteile}&\makecell[l]{Verteilung über Netzwerk ist möglich. Grund-\\funktionen können zentral angeboten werden.}\\\midrule
				\textbf{Nachteile}&\makecell[l]{Angriffe über das Netzwerk sind möglich.\\ Performanceeinbußen durch Netzwerkprotokolle.}\\
				\bottomrule
			\end{tabular}
			\end{frame}	
	%%%% Sidney %%%%
	\section{Anwendungsarchitekturen}
		\subsection{Nutzung von Anwendungsarchitekturen}
			\begin{frame}{Nutzung von Anwendungsarchitekturen}
				\begin{itemize}
					\item Enthalten die Haupteigenschaften einer Systemklasse
					\item Allgemeine architektonische Struktur kann beibehalten werden für neue Systeme desselben Typs
					\item Hilfe bei:
					\begin{itemize}
						\item Funktion von Anwendungen verstehen
						\item Anwendungen desselben Typs vergleichen
						\item Systementwürfe für Anwendungen vergleichen 
						\item Wiederverwendbarkeit umfangreicher Komponenten einschätzen
					\end{itemize}
				\end{itemize}
			\end{frame}
		\subsection{Transaktionsverarbeitende Systeme}
			\begin{frame}{Transaktionsverarbeitende Systeme}
				\begin{block}{Definition:}
					\enquote{Das Ziel Transaktionsverarbeitender Systeme (TP) ist die Verarbeitung von Benutzeranfragen nach Informationen aus einer Datenbank oder Anfragen zum Aktualisieren der Datenbank.} \cite[S. 204]{sommer}
				\end{block}
				\begin{itemize}
					\item Alle Schritte der Transaktion müssen abgeschlossen sein, bevor Änderungen in die Datenbank geschrieben werden
					\item Transaktionsmanager ist für die Kommunikation mit der Datenbank verantwortlich
				\end{itemize}
			\begin{figure}
				\begin{tikzpicture}[text centered]
				\matrix[ampersand replacement=\&, column sep=4mm] {
					\node (p1) [block4] {\tiny E/A-Verarbeitung}; \&
					\node (p2) [block4] {\tiny Anwendungs"-logik}; \&
					\node (p3) [block4] {\tiny Transaktions"-manager}; \&
					\node (p4) [block4] {\tiny Datenbank}; \\
				};
				\path [line] (p1) -> (p2);
				\path [line] (p2) -> (p3);
				\path [line] (p3) -> (p4);
				\end{tikzpicture}
				\caption{Die Struktur transaktionsverarbeitender Anwendungen \cite[S. 204]{sommer}}
			\end{figure}
			\end{frame}
		\subsection{Informationssysteme}
			\begin{frame}{Informationssysteme 1}
				\begin{itemize}
					\item Alle Systeme mit einer gemeinsam genutzten Datenbank können als transaktionsbasierte Informationssysteme betrachtet werden (vgl. \cite[S. 205]{sommer})
					\item Kontrollierter Zugriff auf eine große Informationsbasis
				\end{itemize}
				\begin{figure}
					\begin{tikzpicture}[text centered]
					\matrix[row sep=2mm] {
						\node (p1) [block3] {\tiny Benutzerschnittstelle}; \\
						\node (p2) [block3] {\tiny \begin{tabular}{l r}
							Benutzerkommunikation & Authentifizierung und Autorisation
							\end{tabular}
						}; \\
						\node (p3) [block3] {\tiny Abrufen und Ändern von Informationen}; \\
						\node (p4) [block3] {\tiny Transaktionsverwaltung \\ Datenbank}; \\
					};
					\end{tikzpicture}
					\caption{Schichtenarchitektur eines Informationssystems \cite[S. 205]{sommer}}
				\end{figure}
			\end{frame}
		
			\begin{frame}{Informationssysteme 2}
				\begin{itemize}
					\item Heutzutage meist webbasierte Systeme
					\item Schichten häufig softwaretechnisch aufgeteilt:
					\begin{itemize}
						\item Webserver: Benutzerkommunikation
						\item Anwendungsserver: Anwendungslogik, Abrufen und Ändern von Informationen
						\item Datenbankserver: Transaktionsmanagement, Ausführen der Datenbankoperationen
					\end{itemize}
				\end{itemize}
			\end{frame}
			
		\subsection{Sprachverarbeitende Systeme}
			\begin{frame}{Sprachverarbeitende Systeme 1}
				\begin{itemize}
					\item Übersetzen eine natürliche oder künstliche Sprache in eine andere Darstellung \cite[S. 207]{sommer}
					\item Beispiele: Compiler, Dateikonverter, Natürliche Übersetzungssysteme
				\end{itemize}
				\begin{figure}
					\begin{tikzpicture}
						\matrix[ampersand replacement=\&, column sep = 5mm, row sep = 5mm] {
							\node (p1) [block] {\tiny Anweisungen der Quellsprache}; \& \node (p2) [block2] {\tiny \textbf{Übersetzer:} \\[1em] Syntax prüfen; \\ Semantik prüfen; \\ Erstellen}; \& \\
							\& \node (p3)  [block2]  {\tiny abstrakte Maschinenanweisungen}; \& \\
							\node (p4) [block] {\tiny Daten}; \& \node (p5) [block2] {\tiny \textbf{Interpreter:} \\[1em] abrufen; \\ ausführen}; \&
							\node (p6) [block]  {\tiny Ergebnisse};\\
						};
						\path [line] (p1) -> (p2);
						\path [line] (p2) -> (p3);
						\path [line] (p3) -> (p5);
						\path [line] (p4) -> (p5);
						\path [line] (p5) -> (p6);
					\end{tikzpicture}
					\caption{Die Architektur eines sprachverarbeitenden Systems \cite[S. 208]{sommer}}
				\end{figure}
			\end{frame}
	
			\begin{frame}{Sprachverarbeitende Systeme 2}
				\begin{itemize}
					\item Architektur eines Compilers:
					\begin{itemize}
						\item lexikalische Analyse
						\item Symboltabelle
						\item Syntaxanalyse
						\item Syntaxbaum
						\item Semantikanalyse
						\item Codegenerator
					\end{itemize}
				\end{itemize}
			
				\begin{figure}
					\begin{tikzpicture}
						\matrix[ampersand replacement=\&, column sep = 5mm, row sep = 5mm] {
							\& \node (p1) [block5] {\tiny
									Symboltabelle \\
									Syntaxbaum}; \& \\
							\node (p2) [block5] {\tiny lexikalische Analyse}; \& \node (p3) [block5] {\tiny syntaktische Analyse}; \& \node (p4) [block5] {\tiny semantische Analyse}; \& \node (p5) [block5] {\tiny Codegenerierung};\\
						};
						\path [line2] (p1) -> (p2);
						\path [line2] (p1) -> (p3);
						\path [line2] (p1) -> (p4);
						\path [line2] (p1) -> (p5);
						\path [line] (p2) -> (p3);
						\path [line] (p3) -> (p4);
						\path [line] (p4) -> (p5);
					\end{tikzpicture}
					\caption{Pipes-and-Filter-Architektur für einen Compiler \cite[S. 209]{sommer}}
				\end{figure}
			\end{frame}
				
			\begin{frame}{Sprachverarbeitende Systeme 3}
				\begin{itemize}
					\item Problem bei der Pipes-and-Filter-Architektur: Verbindung mit weiteren Werkzeugen nicht möglich
					\item Effektiver: Repository-Architektur
				\end{itemize}
				\begin{figure}
					\begin{tikzpicture}
						\matrix (table) [matrix of nodes, nodes in empty cells, ampersand replacement=\&, column sep = 10mm, row sep = 10mm] {
							  \& \node (p1) [block5] {\tiny lexikalische Analyse}; \& \node [block5] (p2) {\tiny syntaktische Analyse}; \& \node (p3) [block5]  {\tiny semantische Analyse}; \\
							\node (p4) [block5] {\tiny Textformatierer}; \& \node [block5, minimum height = 1em] (p11) {\tiny abstrakter Syntaxbaum}; \& \node [block, minimum height = 1em] (p12) {\tiny Grammatik\-definition}; \&[-5mm] \node [block5] (p5) {\tiny Optimierer}; \\
							\node (p6) [block5] {\tiny Editor}; \& \node [block5, minimum height = 1em] (p13) {\tiny Symbol-\\tabelle}; \& \node [block5, minimum height = 1em] (p14) {\tiny Ausgabe\-definition}; \&[-5mm] \node [block5] (p7) {\tiny Codegenerator}; \\
						};
						\begin{scope}[on background layer]
						\node (p10) [fit=(p11)(p12)(p13)(p14),fill=blue!50]{Repository};
						\end{scope}
						
						
						\path [line2] (p10) -> (p2);
						\path [line2] (p10) -> (p3);
						\path [line2] (p10) -> (p4);
						\path [line2] (p10) -> (p5);
						\path [line2] (p10) -> (p1);
						\path [line2] (p10) -> (p6);
						\path [line2] (p10) -> (p7);
					\end{tikzpicture}
					\caption{Repository-Architektur für ein sprachverarbeitendes System \cite[S. 209]{sommer}}
				\end{figure}
			\end{frame}

	\begin{frame}[allowframebreaks]
		\frametitle{Quellen}
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	\end{frame}
\end{document}