Architectural patterns are often used to solve the certain software problem in the industrial practices. The patterns provide structural organization schema for software systems based on the lessons of experience in software development. While architectural patterns are used in solution space, Jackson’s problem frames provide a method of analyzing software problems. The problem frames are useful to understand of a problem by emphasizing on the problem domains rather than solutions. There are some researches to relate problem frames and software architecture, but most researches use problem frames only to understand the given problem. And there is no approach to derive architectural patterns with both considerations which are problem frames and quality attributes.
In this paper, we propose a software architecture design method for pattern-based architecture design by matching problem frames and architectural patterns. First, the problem model is developed based on problem frame approach. In a second phase, it performs to match with candidate architectural pattern in both views of functional and quality attributes. For functional matching, we present the problem model of architectural pattern by using problem frame diagram. And we provide new analysis template to discover the impact of the quality attributes between problem and architectural pattern because the problem frames are limited in analyzing the quality attribute requirements. In a final phase, the problem model becomes solution model in a way to replace the machine domain of problem model with pattern’s solution. This approach explicitly demonstrates systematic process to decide what kind of architectural pattern to be right. At the end, a case study is conducted and it shows our approach can be the basis for fine-grained software architecture design.
아키텍처 패턴은 실제 소프트웨어 개발에서 특정 문제를 해결하는 데 있어서 흔히 사용된다. 패턴은 소프트웨어 개발 경험을 바탕으로 시스템의 구조적 스키마를 제공함으로써 유용하다. 아키텍처 패턴이 해법 영역에서 사용되는 패턴이라면, Jackson이 제안한 문제 틀은 문제 영역을 분석하기 위한 패턴을 제공한다. 문제 틀은 소프트웨어 개발에 있어서 해법 보다는 문제 도메인을 강조함으로써 문제 자체를 이해하는 데 도움을 준다. 다양한 연구들에서 문제 틀과 소프트웨어 아키텍처를 연결하고자 시도하였지만, 대부분 문제 틀의 사용이 주어진 문제를 이해하는 데 그치고 있다. 또한 문제 틀과 품질 속성을 모두 고려하여 아키텍처 패턴을 유도한 연구는 없었다.
본 논문에서는 문제 틀과 아키텍처 패턴을 이용하여 패턴 기반의 아키텍처 설계를 위한 소프트웨어 아키텍처 설계 방법을 제안한다. 첫 번째, 문제 틀 방법을 이용하여 문제 모델을 구축한다. 두 번째, 기능과 품질 속성 관점에서 후보 아키텍처 패턴을 매칭한다. 아키텍처 패턴이 가진 문제 영역을 문제 틀 다이어그램으로 나타냄으로써 시스템의 문제 모델과 매칭한다. 그리고 문제 시스템과 아키텍처 패턴의 품질 속성 매칭 분석 템플릿을 이용하여 품질 요구사항을 분석하지 못하는 문제 틀의 한계를 극복한다. 마지막으로 문제 모델의 기계 도메인에 패턴 해법을 적용함으로써 시스템의 해법 모델을 구축한다. 해당 방법은 문제에 적합한 아키텍처 패턴을 선정하고 적용되는 과정을 단계적으로 보여준다. 논문의 마지막에서는 사례 연구를 수행하여 우리의 방법이 체계적인 소프트웨어 아키텍처 설계에 기반이 될 수 있음을 증명한다.
