[論文レビュー] Search-Based Software Re-Modularization: A Case Study at Adyen

Casper Schröder, Adriaan van der Feltz+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 1, 2021

Software Engineering Research被引用数 1

ひとこと要約

本論文は、550万行を超える大規模なコードベースを有するAdyenにおけるソフトウェア再モジュラー化に、マルチ目的の進化的最適化を適用する事例研究を提示する。非依存的結合とビルドコストをモデル化する新規探索目的を導入し、スケーラビリティ、モジュラー化の質の明確な向上、開発者による推薦の妥当性を示したが、モジュール移動の提案は依然として不正確である。

ABSTRACT

Deciding what constitutes a single module, what classes belong to which module or the right set of modules for a specific software system has always been a challenging task. The problem is even harder in large-scale software systems composed of thousands of classes and hundreds of modules. Over the years, researchers have been proposing different techniques to support developers in re-modularizing their software systems. In particular, the search-based software re-modularization is an active research topic within the software engineering community for more than 20 years. This paper describes our efforts in applying search-based software re-modularization approaches at Adyen, a large-scale payment company. Adyen's code base has 5.5M+ lines of code, split into around hundreds of modules. We leveraged the existing body of knowledge in the field to devise our own search algorithm and applied it to our code base. Our results show that search-based approaches scale to large code bases as ours. Our algorithm can find solutions that improve the code base according to the metrics we optimize for, and developers see value in the recommendations. Based on our experiences, we then list a set of challenges and opportunities for future researchers, aiming at making search-based software re-modularization more efficient for large-scale software companies.

研究の動機と目的

• 550万行を超える大規模なエンタープライズシステムにおける検索ベースのソフトウェア再モジュラー化の有効性を評価すること。
• モジュール境界がしばしば一時的なものとなる、急速に進むチームベースの開発環境におけるモジュラー化の課題に対処すること。
• 特に非依存的結合とビルドコストを含む、ドメイン特有の企業内メトリクスを再モジュラー化最適化プロセスに統合すること。
• 実際の産業環境において、アルゴリズムによる推薦の開発者による認識と実用的価値を評価すること。
• 検索ベースの再モジュラー化を産業用ソフトウェアシステムにスケーリングするにあたり、今後の研究における主な課題と機会を同定すること。

提案手法

• NSGA-IIIを具体的に用いたマルチ目的の進化的最適化を用い、数百のモジュールにわたる再モジュラー化の解決策を探索した。
• Adyenのモジュールキャッシュシステムにおける実際のパフォーマンスインパクトを反映する、非依存的結合とビルドコストを組み合わせた新規最適化目的を定義した。
• パレートフロント探索における追加の目的として、団結性、結合度、変更頻度といった、標準的なソフトウェア品質メトリクスを用いた。
• アルゴリズムによる推薦を代表的なセットにフィルタリング・グループ化し、開発者による評価を実施した。主にクラス移動リファクタリングに焦点を当てた。
• モジュール専門家とのインタビューを通じて、推薦の正確性と実際の価値に関する定性的フィードバックを収集した。
• 今後の最適化サイクルに開発者の認識を統合するフィードバックループを提案し、コードレビュー時に統合することを示唆した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 検索ベースの再モジュラー化技術は、550万行を超える大規模なエンタープライズコードベースと数百のモジュールに対して、実際にスケーラブルに機能するか？
• RQ2 非依存的結合とビルドコストをモデル化する新規の検索目的は、モジュラー化の質を向上させるためにどの程度有効か？
• RQ3 開発者は、実際の現場でアルゴリズムによる再モジュラー化の推薦を、正確で価値があるとどの程度認識しているか？
• RQ4 産業環境に検索ベースの再モジュラー化を導入するにあたり、主な課題は何か。それらはどのように解決できるか？
• RQ5 開発者フィードバックを最適化プロセスに体系的に統合するには、どのような方法が有効か？

主な発見

• 検索ベースのアプローチは、Adyenの大規模なコードベースに成功裏にスケーリングされ、結合度や団結性といった最適化メトリクスの改善が顕著に見られた。
• 非依存的結合とビルドコストを組み合わせた新規目的は収束を示し、Adyenの開発者からも根幹的であると認識され、モジュールキャッシュ効率の有意義な向上が達成された。
• 開発者は、推奨されたクラス移動リファクタリングの大部分を正確で価値があると検証しており、アルゴリズム出力の実用的関連性が強く裏付けられた。
• アルゴリズムは誤って配置されたクラスを正しく特定できたが、リファクタリングの対象となるモジュールの提案はしばしば不正確であり、改善された推薦ロジックの必要性が示された。
• 最適化ループへの開発者フィードバックの統合は不可欠だが、現在のところコストがかかる。今後のシステムでは、コードレビュー時にフィードバック収集を埋め込むことで、スケーラブルで長期的な改善を可能にするべきである。
• 既存の研究はしばしば産業環境での実際の検証を欠いている。本研究は、今後の研究においてドメイン特有の目的と人間を含めた最適化統合の重要性を強調している。