[논문 리뷰] Collaborative Experience between Scientific Software Projects using Agile Scrum Development

Amanda L. Baxter, S. BenZvi외 50명|arXiv (Cornell University)|2021. 01. 19.

Scientific Computing and Data Management인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 과학 소프트웨어 프로젝트, 특히 초신성 조기경보 시스템(SNEWS)과 다메시징 우주물리학을 위한 확장 가능한 사이버인프라(SCiMMA) 간의 통합에 대해 애자일 스쿠럼 방법론을 적용한 사례 연구를 제시한다. 병행되는 애자일 스쿠럼 프레임워크를 구축함으로써 과학자들과 개발자들이 효과적으로 협업하게 되었으며, 이는 소통을 향상시키고 과학자들의 적극적인 참여를 보장하며 도메인 특화 요구사항의 적시 구현을 가능하게 하여 소프트웨어 지속 가능성 향상과 기술 부채 감소에 기여하였다.

ABSTRACT

Developing sustainable software for the scientific community requires expertise in software engineering and domain science. This can be challenging due to the unique needs of scientific software, the insufficient resources for software engineering practices in the scientific community, and the complexity of developing for evolving scientific contexts. While open-source software can partially address these concerns, it can introduce complicating dependencies and delay development. These issues can be reduced if scientists and software developers collaborate. We present a case study wherein scientists from the SuperNova Early Warning System collaborated with software developers from the Scalable Cyberinfrastructure for Multi-Messenger Astrophysics project. The collaboration addressed the difficulties of open-source software development, but presented additional risks to each team. For the scientists, there was a concern of relying on external systems and lacking control in the development process. For the developers, there was a risk in supporting a user-group while maintaining core development. These issues were mitigated by creating a second Agile Scrum framework in parallel with the developers' ongoing Agile Scrum process. This Agile collaboration promoted communication, ensured that the scientists had an active role in development, and allowed the developers to evaluate and implement the scientists' software requirements. The collaboration provided benefits for each group: the scientists actuated their development by using an existing platform, and the developers utilized the scientists' use-case to improve their systems. This case study suggests that scientists and software developers can avoid scientific computing issues by collaborating and that Agile Scrum methods can address emergent concerns.

연구 동기 및 목표

• 장기적인 프로젝트 기간, 높은 인력 유동성, 소프트웨어 엔지니어링 자원의 제한 등 과학 소프트웨어 지속 가능성 도전 과제 해결.
• 비협조적인 릴리스 주기와 기능 통합 지연과 같은 오픈소스 소프트웨어 의존성과 관련된 위험 완화.
• 개발 프로세스를 과학적 사용 사례와 일치시킴으로써 도메인 과학자와 소프트웨어 개발자 간 협업 향상.
• 애자일 스쿠럼이 과학 소프트웨어에서 발생하는 유동적 요구사항을 효과적으로 관리하면서도 핵심 개발의 무결성을 유지할 수 있음을 입증.
• 병행 스쿠럼 프레임워크를 통해 과학자를 개발 생애주기 내에 직접 통합함으로써 기술 부채 감소 및 소프트웨어 유지보수성 향상.

제안 방법

• SCiMMA 팀의 기존 스쿠럼 프로세스와 병행하여 SNEWS 개발을 지원하기 위해 병행되는 애자일 스쿠럼 프레임워크를 구축.
• 과학자를 개발 팀의 활동적 구성원으로 통합하여 요구사항 우선순위를 정하고 스프린트 내에서 구현 보장.
• 프로젝트 보드와 버전 관리(GitHub)를 활용해 요구사항, 이슈 및 기능 개발을 투명하게 추적.
• 상호운용성과 재현 가능성을 확보하기 위해 메시징 시스템(Apache Kafka)과 컨테이너 기반 배포(Docker)를 활용.
• 두 팀 간 정기적인 스프린트 리뷰 및 리트로스펙티브를 실시해 목표를 일치시키고 과학적 요구사항 변화에 유연하게 대응.
• 이슈 추적, 버전 관리, 지속적 통합과 같은 경량 소프트웨어 엔지니어링 관행을 적용해 코드 품질 향상 및 지속 가능성 강화.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 애자일 스쿠럼 방법론은 과학 도메인 전문가와 소프트웨어 개발 팀 간 협업을 어떻게 향상시킬 수 있는가?
• RQ2 소프트웨어 팀의 개발 과정에 외부 과학 사용자를 참여시키는 데 따른 위험 요소는 무엇이며, 이를 어떻게 완화할 수 있는가?
• RQ3 핵심 개발에 영향을 주지 않고도 병행 스쿠럼 프레임워크가 과학 소프트웨어 요구사항을 효과적으로 지원할 수 있는가?
• RQ4 과학자가 스쿠럼 스프린트에 참여함으로써 소프트웨어의 지속 가능성과 과학적 사용 사례와의 일치도는 어느 정도 향상되는가?
• RQ5 도메인 과학자를 개발 생애주기 내에 통합함으로써 기술 부채는 어떻게 감소하고 장기적인 소프트웨어 유지보수성은 어떻게 향상되는가?

주요 결과

• 병행되는 애자일 스쿠럼 프레임워크는 과학자가 소프트웨어 개발에 적극적으로 참여할 수 있도록 하여 요구사항의 우선순위와 구현 보장에 기여하였다.
• 과학자들은 기존에 안정된 플랫폼(SCiMMA)을 활용해 자체 개발을 가속화하고, 맞춤형 인프라 의존도를 낮추며 솔루션 도달 시간을 단축시켰다.
• 개발자들은 과학자들이 제공한 실제 사용 사례를 통해 핵심 SCiMMA 플랫폼의 기능성과 내구성을 향상시키는 데 기여하였다.
• 직접적이고 체계적인 소통를 통해 핵심 기능의 시기적 통합을 보장함으로써 오픈소스 소프트웨어와 관련된 위험을 완화하였다.
• 애자일 관행의 도입으로 투명성, 소통, 반응성 향상이 이루어져 문제 해결 속도 향상과 과학적 목표 및 소프트웨어 제공 간의 일치도 향상되었다.
• 이러한 접근은 다기관, 다학제적, 분산된 대규모 과학 프로젝트에서도 구조화된 협업을 통해 지속 가능한 과학 소프트웨어를 달성할 수 있음을 입증하였다.