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ソフトウェア工学からコンピューターサイエンスへ
- 今後のシステムアーキテクチャーに必要な技術的切り口とその裏側

日本マイクロソフト株式会社
萩原 正義
@masayh
目的とアジェンダ
• 目的:システムアーキテクチャーを支配
する新しいルール、考え方を提言
• アジェンダ:
– ソフトウェア工学とコンピュータサイエンス
– コンピュータサイエンスの先端事例
– 大事なこと

(C) 2014 Microsoft Corporation

2
ソフトウェア技術者の2極化

出典: IT人材白書2013 製本版
(C) 2014 Microsoft Corporation

3
ソフトウェア技術者を取り巻く課題

• 自己流の経験で何でもうまくいくと錯覚
• 不可能なことが証明されているのに、努力
を続ける無駄
• 設計の正しさ、合理性に確証が持てない
• 複雑な技術をどう理解し使いこなすか
• 人より先行して技術を習得する技
(C) 2014 Microsoft Corporation

4
サイエンスと工学
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両者の役割

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コンピュータサイエンス
アルゴリズム
リソース管理
スケジュール管理
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Correctness criteria
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ソフトウェア工学

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制約、トレードオフ
(C) 2014 Microsoft Corporation

5
ソフトウェア開発の複雑度
• 複雑な問題領域(ドメイン)
• 機能数、データ項目数、デー
タ量、画面数などの開発規模
• 適応すべき複合技術
• 複雑な開発組織

http://gigaom.com/2011/04/26/
facts-and-figures-behind-greenpeace%E2%80%99s-green-data-center-report/

(C) 2014 Microsoft Corporation
ソフトウェア工学
の名著
• 実践UML―パターンによる統一プロセスガイド
• オブジェクト指向における再利用のためのデザイン
パターン (GoF)
• ソフトウェアアーキテクチャ―ソフトウェア開発の
ためのパターン体系 (POSA)
• AWS-CloudDesignPattern
• ドメイン駆動設計
• データ中心アプローチによる情報システムの構築
• アナリシスパターン―再利用可能なオブジェクトモ
デル
• 人月の神話―狼人間を撃つ銀の弾はない
• リーン・スタートアップ
(C) 2014 Microsoft Corporation

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の名著
• Distributed Algorithms
• The Art of Multiprocessor
Programming
• Distributed Systems Principles and
Paradigms
• Guide to Reliable Distributed Systems
• Concurrency Control and Recovery in
Database Systems
• Transactional Information Systems
• プログラミング言語理論への招待
(C) 2014 Microsoft Corporation

8
このプログラムの結果は?

• プロセス h と プロセス v が同時実行するとき、
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

h.w[1]
v.w[1]
h.w[2]
h.w[3]
v.w[2]
h.w[4]
h.w[5]
Print (v.r[ ] + ”-” + h.r[ ])
(C) 2014 Microsoft Corporation

2-5

9
一貫性モデルに依存する解

• プロセス h と プロセス v が同時実行するとき、
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

h.w[1]
取りうる結果
v.w[1] 一貫性モデル
h.w[2] Linearizability 2-5
h.w[3] Eventual
0-0, 0-1, 0-2, 0-3, 0-4, 0-5, 1-0, 1-1, 1-2,
1-3, 1-4, 1-5, 2-0, 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 2-5
Consistency
v.w[2]
Consistent Prefix 0-0, 0-1, 1-1, 1-2, 1-3, 2-3, 2-4, 2-5
h.w[4]
遅延、メッセージ喪失、ネッ
h.w[5]
トワーク切断、動的構成変更
Print (v.r[ ] + ”-” + h.r[ ])
(C) 2014 Microsoft Corporation

10
Correctness Criteria
• Correctness criteria を満足する、証明されたアルゴ
リズムを支援する機構をアーキテクチャーに組込む
• アプリケーションをそのアーキテクチャー機構で実装
• アプリケーションは correctness criteria を満足する
動作が保証される
構造要素 A

構造要素 B

サービス 1

構造要素 C

構造要素 D

サービス 2
サービス 3
サービス 4

(C) 2014 Microsoft Corporation

11
LSM-Tree

(C) 2014 Microsoft Corporation

12
コンピュータサイエンスが主軸
• コンピュータサイエンスの進化がアーキテクチャー
スタイル(プログラミングモデル)を変えて、その
上にノウハウとしてのプラクティスが乗る
• ソフトウェア工学はプラクティスを体系化する枠を
提供
コンピュータ
サイエンス

時間

プラク
ティス

ソフトウェア
工学

(C) 2014 Microsoft Corporation

13
アーキテクトにとって大事なこと
•
•
•
•

自分自身を理解すること
モチベーションの維持
知識管理
アウトプット

http://f.hatena.ne.jp/BlueBackIMAGE/20070516182938

(C) 2014 Microsoft Corporation

14
これからのこと
• ビジネスニーズ
– リアルタイム、アドホック、双方向性、スケール
する更新

• コンピュータサイエンスとソフトウェア工学
の役割
– 技術選択肢、自由度が多い方がよいという考え方
– 制約の中で洗練された設計は美しい
– IT のイノベーションの大半はクラウドから起こる
⇒ 分散システムが主要なテーマとなる
– スケーラビリティは可用性、耐障害性
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(C) 2014 Microsoft Corporation

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ソフトウェア工学からコンピューターサイエンスへ (デブサミ2014)