[論文レビュー] Self-Contained Cross-Cutting Pipeline Software Architecture

Amol Patwardhan, Rahul Patwardhan+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 26, 2016

Software System Performance and Reliability参考文献 9被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、モノリシックなレイヤードシステムからの機能開発を分離することで、独立したデプロイメントとテストを可能にする自己完結型クロスカuttingパイプラインアーキテクチャ（SCPA）を提案する。n層アーキテクチャにSCPAを適用することで、リリース時間を42.99%短縮し、コードのデリバリー量を22.58%増加させ、既存機能のバグを85.54%削減した。これは、アジャイル開発および継続的デプロイメントを強く支援する結果である。

ABSTRACT

Layered software architecture contains several intra-layer and inter-layer dependencies. Each layer depends on shared components making it difficult to release a code change, bug fix or feature without exhaustive testing and having to build the entire software code base. This paper proposed self-contained, cross-cutting pipeline architecture (SCPA) that is independent of existing layers. We chose 2 open source projects and 3 internal intern projects that used n-tier architecture and applied the SCPA to release subsequent feature additions and any bug fixes. The SCPA decreased the release time by 42.99%. The lines of delivered code (LOC), increased by 22.58%. The number of defects found in existing functionality decreased by 85.54%. The SCPA also provided ability to roll back or switch off the new feature quickly. SCPA proved a suitable architecture for agile software development and continuous deployment.

研究の動機と目的

• レイヤードアーキテクチャおよびn層アーキテクチャにおける長期にわたるリリースサイクルと高いレグレッションリスクの課題に対処すること。
• 完全なコードベース再ビルドなしに、独立した機能開発、テスト、デプロイメントを可能にすること。
• アジャイルおよび継続的デプロイメント環境におけるレグレッションバグの低減とロールバック機能の向上を図ること。
• 実際のプロジェクト（オープンソースおよび社内インターンプロジェクトを含む）におけるSCPAの有効性を評価すること。

提案手法

• 機能を独立したテスト可能な単位に分離する自己完結型でクロスカティングなパイプラインアーキテクチャの設計。
• 共有コンポーネントやレイヤード依存関係から機能ロジックを分離し、スタンドアロンでのデプロイメントを可能にする。
• 入力処理、変換、出力生成を含むエンドツーエンドの機能をカプセル化するパイプラインの実装。
• SCPAを、3つの社内インターンプロジェクトおよび2つのオープンソースプロジェクト（元々n層アーキテクチャを採用）に適用。
• ユニットテストおよび自動レグレッションテストを用いて、機能の独立性と安定性を検証。
• SCPA導入前後におけるリリース時間、コードデリバリー量、バグ密度の測定。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 自己完結型でクロスカティングなパイプラインアーキテクチャは、モノリシックなn層システムにおけるリリースサイクルを短縮できるか？
• RQ2 SCPAは、既存機能におけるバグ検出をどの程度向上させ、レグレッションを低減できるか？
• RQ3 SCPAは、本番環境での迅速なロールバックまたは機能無効化をどの程度サポートできるか？
• RQ4 SCPAは、アジャイル環境におけるテスト可能性を向上させ、継続的デプロイメントを支援できるか？
• RQ5 SCPA導入後のコードデリバリー量およびリリース効率に、測定可能な改善が見られるか？

主な発見

• SCPAを導入した後、リリース時間が42.99%短縮され、デプロイメントのアジリティが顕著に向上した。
• デリバリーされたコード量が22.58%増加し、技術的負債の増加なしに高い機能デリバリー効率を示した。
• 既存機能のバグが85.54%削減され、レグレッションの安定性が向上したことが示された。
• アーキテクチャにより、新機能の迅速なロールバックまたは無効化が可能となり、本番システムのレジリエンスが向上した。
• SCPAはオープンソースおよび社内プロジェクトの両方で非常に効果的であり、継続的デプロイメントおよびアジャイルワークフローを支援した。
• アーキテクチャは高いテスト可能性を維持し、コンポーネント間の結合度を低減したため、現代のソフトウェアデリバリーパイプラインに適していることが検証された。