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Text File  |  1993-10-19  |  20KB  |  417 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.          An  Open  Systems  Persp ective  on  Horizontal  Reuse
  6.  
  7.  
  8.  
  9.                                             Marilyn T. Gaska
  10.  
  11.  
  12.  
  13.                                   IBM Federal Systems Company
  14.  
  15.                                     MD 0124, Owego, NY 13827
  16.  
  17.                             Tel:  (607) 751-4156, fax:  (607) 751-3727
  18.  
  19.                                    Email: mtgaska@vnet.ibm.com
  20.  
  21.  
  22.  
  23.                                                   Abstract
  24.  
  25.  
  26.     From an application programmer's perspective, there are many similarities between the prob-
  27. lems of working with previously developed code in a reuse library and Commercial Off The Shelf
  28. (COTS) software. In particular, open-systems-compliant COTS platform infrastructure services
  29. can be considered to be horizontal reuse of the "blackest" box category since knowledge of the
  30. contents of the box or component may not even be availableat any level of the organization.
  31. This position paper discusses similarities between the goals and needs of open systems in the
  32. federal market place and horizontal reuse concepts. A stronger synergy between the two areas
  33. of research is proposed.
  34.  
  35.  
  36. Keywords: Horizontal Reuse, Open Systems, OSE Profile.
  37.  
  38.  
  39. Workshop Goals: Broaden persp ective on horizontal reuse by leveraging experience in open
  40. systems environment (OSE) services to explore synergism between reuse and OSE efforts to
  41. solve the "software crisis". Work with recognized leaders in current reuse issues, metho ds, and
  42. metrics  to  learn  approaches  for  potential  application  to  open  systems  infrastructure  design.
  43. Share experiences with others on efforts to institutionalize reuse.
  44.  
  45.  
  46. Working Groups: Horizontal Reuse, Domain Analysis, Institutionalizing Reuse.
  47.  
  48.  
  49.  
  50.                                                   Gaska- 1
  51.  
  52.  
  53. 1      Background
  54.  
  55.  
  56.  
  57. As the current IBM Federal Systems Company Owego Software Reuse Council Chair, the author
  58. is directly involved in assisting the institutionalization of reuse in a corporate environment. While
  59. she has had previous software development experience on a large Computer Aided Design (CAD)
  60. development project, her most recent position is in the area of op en systems technology and Com-
  61. mercial Off the Shelf (COTS) software integration.  She is currently the OSE Profile task lead for
  62. the Army Sustaining Base Information Services (SBIS)contract.  This task involves interfaces with
  63. the National Institute for Standards and Technology (NIST) and other federal agencies. The author
  64. has also applied OSE perspectives to concurrent engineering infrastructure concepts asfollow up
  65. to her work on an IBM Owego ConcurrentEngineering Quality Improvement Team ([1]).
  66.  
  67.  
  68.  
  69. 2      Position
  70.  
  71.  
  72.  
  73.                        HO: Open Systems Infrastructure ss Horizontal Reuse
  74.  
  75.  
  76.  
  77. Horizontal reuse generally addresses reusable services acrossapplication domains whereas vertical
  78. reuse  is  considered  specific  to  a  domain.  Both  are  needed  to  address  the  total  application  en-
  79. vironment.  The  movement  toward  open  systems  can  be  considered  to  place  specific  constraints
  80. on horizontal reuse of infrastructure services. Op en systems precludes use of proprietary service
  81. interfaces  by  specifying  use  of  consensus-based  open  systems  standards  to  improve  application
  82. portability, interoperabilityand scalability. In general, COTS services are selected that have been
  83. validated against these standards. COTS  products can be considereda form of black box reuse.
  84. The requirements of the specific application domain determine the subsetof infrastructure service
  85. standards required to support application development.
  86.  
  87.  
  88. Open systems technology and horizontal reuse initiatives address some of the same problems in
  89. general  design  as  well  as  the  "software  crisis".   If  design  is  genericly  defined  as  the  pro cess  of
  90. removing ambiguity [2], then the open systems consensus-based process can be considered to have
  91. already constrained the software infrastructure design in the same way as a requirement to use black
  92. box software from a reuse library.  In fact,  open system places constraints across any horizontal
  93. reuse for infrastructure services. These components can be used to architect software systems, with
  94. various architecture specialists concentrating on domains such as management information systems,
  95. embedded realtime software applications, and computer integrated manufacturing. By considering
  96. horizontal  reuse  and  OSE software  technology  as  closely  related answers  to  improving  software
  97. productivity and reducing life cycle costs, research and resources can be leveraged to solve common
  98. problems of configuration management, classification, metrics, and application programmer use.
  99.  
  100.  
  101.  
  102. 2.1     Open Systems Environment Services
  103.  
  104.  
  105.  
  106. The NIST Application Portability Profile (APP) [3] defines an OSE as a "computing environment
  107. that supports portable, scalable, and interoperable applications through standard services, inter-
  108. faces, data formats, and protocols. The standards may consist of international, national, industry,
  109. or other open (public) specifications. These specifications are available to any user or vendor for use
  110. in building systems and products that meet OSE criteria." Furthermore, "an OSE supports appli-
  111. cations through the use of well-defined components: a plug-compatible technology or building-block
  112. approach for developing systems."
  113.  
  114.  
  115.                                                          Gaska- 2
  116.  
  117.  
  118. The NIST APP provides an OSE reference model closely aligned with the Institute of Electrical
  119. and Electronics Engineers (IEEE) POSIX Working Group P1003.0 [4 ]. This reference model defines
  120. applicaton software, application platform, and external environment entities, as well as interfaces
  121. between entities to include application program interface (API) and external environment interface
  122. (EEI). The application platform entity closely parallels the concept of horizontal reuse by providing
  123. the following services:
  124.  
  125.  
  126.  
  127.     fflOperating  System - kernal operations, commands and utilities, and realtime extension;
  128.  
  129.  
  130.     fflHuman / Computer Interface - client-server operations, object definitiona and manage-
  131.        ment, window management, dialog support, and multimedia;
  132.  
  133.  
  134.     fflSoftware  Engineering  -  programming  languages  and  language  bindings  and  integrated
  135.        software engineering envionrments (ISEE) and tools;
  136.  
  137.  
  138.     fflData  Management - data dictionary / directory, database management system (DBMS),
  139.        and distributed data;
  140.  
  141.  
  142.     fflData Interchange - document services, graphics data, and product data interchange;
  143.  
  144.  
  145.     fflGraphics - services for creating and manipulating displayed images;
  146.  
  147.  
  148.     fflNetwork - data communication, transparent file access, personal / micro computersupp ort,
  149.        and remote procedure call (RPC);
  150.  
  151.  
  152.     fflIntegral  Support  (Security  and  System  Management) - security for all of theother
  153.        service  areas,  fault  mangement  and  control,  configuration  control,  accounting,  and perfor-
  154.        mance monitoring.
  155.  
  156.  
  157.  
  158. The NIST APP concepts have also been used as the basis for other do cuments from the Defense
  159. Information Systems Agency (DISA). These include the three volume series on Technical Archi-
  160. tecture Framework for Information Systems (TAFIM) that addresses architecture, implementation
  161. concepts,  and  standards  profile  [5 ],  [6 ],  [7 ].  Other  documents  from  the  Department  of  Defense
  162. (DoD) recommend OSE standards profiles for acquisitions, where aprofile is a set of specifications
  163. that define a coherent and complementary set of services made availalbe to applications in a specific
  164. application domain. The application profile is the set of service requirements for the domain that
  165. drives the selection of the specifications. Therefore, the OSE profile for a project adds additional
  166. constraints on horizontal reuse of infrastructureservices.  The DISA/CIMSoftware Reuse Program
  167. has even proposed metrics for the coverage of reuse libraries to the TAFIM as well as for horizontal
  168. and vertical reuse support [8].
  169.  
  170.  
  171.  
  172. 2.2     Generic Issues for OSE and Reuse
  173.  
  174.  
  175.  
  176. The NIST APP reference model and service classification can be used as a frameworkfor classifying
  177. all infrastructure software targeted for application access as a horizontal reuse service whether or
  178. not OSE or proprietary specifications are selected.  It provides common terminology and defini-
  179. tions to support discussion.  The profile concepts of harmonization and coherence among services
  180. can be applied as well.  Since there is a fuzzy line betweendomain analysis and the application
  181. profile subsetting of OSE specifications, the OSE service categories may alsoclarify vertical reuse
  182. approaches.
  183.  
  184.  
  185.  
  186.                                                          Gaska- 3
  187.  
  188.  
  189. There is a list of generic operational and organizational issues for use of COTS OSE services and
  190. reuse repositories of developed software.
  191.  
  192.  
  193.  
  194.     fflService Information Organization - how is the service information organized / classified?
  195.  
  196.  
  197.     fflService Search and Retrieval - how to find OSE COTS or anyreuse service specification
  198.        and access the code?
  199.  
  200.  
  201.     fflDependency  Management  - how to assure that dependencies among components and
  202.        the parent / child dependencies within a component are addressed?
  203.  
  204.  
  205.     fflManagement and Support Organization - what are the inter or intraproject personnel
  206.        and information organization, processes, and metrics?
  207.  
  208.  
  209.     fflService Information Education and Communication - how do application developers
  210.        for a specific domain learn about the available services?
  211.  
  212.  
  213.     fflTool Support - how does the ISEE support access to the service information,
  214.  
  215.  
  216.     fflConfiguration Management and Maintenance - how are changes in versions addressed
  217.        within and across domains?
  218.  
  219.  
  220.     fflArchitecture Compliance Checking - how is service usage inforced (automated vs. man-
  221.        ual)?
  222.  
  223.  
  224.     fflComponent Interoperability Testing - how is testing done among selected components
  225.        to assure verify harmony?
  226.  
  227.  
  228.  
  229. Furthermore, the  technical  implication  of  the  application  of  object-oriented  vs.  functional  ap-
  230. proaches to service definition are significant tob oth OSE and horizontal reuse.  In the OSE area,
  231. the Object Management Group (OMG) is addressing the issue through the Common Object Request
  232. Broker Architecture (CORBA) specification [9]. In general, the application software approach and
  233. specific development methods should be consistent with the service specification /representation
  234. methods, a technical issue also addressed by others [10].
  235.  
  236.  
  237.  
  238. 2.3     Research Needs
  239.  
  240.  
  241.  
  242. The position of this author is that there may already be significant research done under the name
  243. of  OSE technology  or  reuse  that  can  be  identified  for  potential  application  today.   In  addition,
  244. there is potential financial savings and improved return on investment (ROI) for current initiatives
  245. if these efforts are linked.  For instance,  issues of interoperability among repositories are already
  246. being addressed the the Reuse Interoperability Group (RIG) standardization efforts.  This effort
  247. can be classified as a data interchange problem within the NIST APP framework.
  248.  
  249.  
  250. However, while there is significant research already in areas of classification,  configuration man-
  251. agement and metrics; some of the hotter topics fall in the area of application developer access in
  252. conjunction with application rapid prototyping approaches.  When prototyping isused in conjunc-
  253. tion with simulation, preliminary infrastructure interoperability testing can be done early in the
  254. process. This prototyping and simulation can support architecture tradestudy analysis.
  255.  
  256.  
  257.  
  258.                                                          Gaska- 4
  259.  
  260.  
  261. 3      Comparison
  262.  
  263.  
  264.  
  265. There  are  several  examples  of  efforts  described  in  the  literature  that  have  already  begun  either
  266. addressing OSE and reuse issues or that reflect the overlap in the targeted problems.  Several key
  267. examples from the commercial and federal segments include: AT&T BaseWorkX; Genesis and Avoca
  268. projects [11 ], Portable, Reusable, Integrated SoftwareMo dules (PRISM)  and Central Archive for
  269. Reusable  Defense  Software  (CARDS) [12 ]; and  the  Software  Technology for  Adaptable  Reliable
  270. Systems (STARS) program.
  271.  
  272.  
  273. While AT&T BaseWorX architecture forlarge scale reuse described by AT&T [13 ] does not ref-
  274. erence  the  NIST  APP  framework  only  first  published  in 1991,  the  authors  recommend  reuse  of
  275. software architectures and components based on many of the same standards recommended by the
  276. NIST  APP.  These  include  the  Open  Systems  Interconnection  (OSI)  standards  for  networks and
  277. structured query language (SQL) for database management systems. To provide a framework for
  278. large scale horizontal reuse, the BaseWorkX provides an integrated application platform that in-
  279. cludes "horizontal" or system level components sothat developers can concentrate on the customer
  280. application. Both the client/server configuration for services and the manager/agent configuration
  281. for objects are supported by the framework. Since 1987, this platform has been used successfully
  282. on over 50 development efforts.
  283.  
  284.  
  285. Batory and O'Malley also have addressed large-scale reuse in terms of database and network subsys-
  286. tems in the Genesis and Avoca projects [11 ]. They recommend the use of standard interfaces with
  287. their domain-independent model of hierarchical software system design and construction. The open
  288. architecture and interchangeable component approach is similar to the approach recommended by
  289. the NIST APP.
  290.  
  291.  
  292. The Air Force Electronic Systems Center PRISM  project ties the concepts of rapid prototyping,
  293. reuse, COTS  and  open  systems  architecture.   The  integration  and  COTS  software  packages  for
  294. PRISM are  cataloged  in  CARDS.  While  the  library  is  considered  domain-specific  for  command
  295. and  control,  COTS,  open  systems,  and  integration  services  apply  to  domains  beyond  command
  296. and control.  Proof of concept prototype concepts are supported by the CARDS  environment as
  297. well. The op ensystems architecture was selected to provide "plug and play" capabilities for ease
  298. of upgrade.  In addition, the OSE services key to PRISM include DBMS, message processing and
  299. geographic information systems services. All of these are part of the NIST APP OSE framework.
  300.  
  301.  
  302. The STARS goal is to "increase software  pro ductivity, reliability, and quality by integrating sup-
  303. port for modern software development processes and reuse concepts within software engineering
  304. environment  (SEE) technology"  [14 ].  Demonstration  projects  underway  as  part  of  STARS in-
  305. clude the Domain Specific Software Architecture (DSSA) technology projects [15 ] and the STARS
  306. Demonstration Projects [16 ]. The Air Force Demonstration project for Space Command and Con-
  307. trol Architectural Infrastructure (SCAI) is based on many of the standards in the DoD  TAFIM.
  308. Technology in the STARS program is also organized by service areas similar to those defined by
  309. the NIST APP. Also, the associated Asset Source for Software Engienering Technology (ASSET)
  310. reuse library, as well as other repositories sponsored by DISA and the DoD services, include Ada
  311. language bindings to some of these services in support of the DoD directives for use of the Ada
  312. language for application development.  While reuse librariesdo provide support for some of the
  313. OSE service interfaces, this position paper calls for a more strategic planned alignment.  Such a
  314. plan also could be applied to initiatives such as the National Information Infrastructure (NII) [17 ].
  315.  
  316.  
  317.  
  318.                                                          Gaska- 5
  319.  
  320.  
  321. References
  322.  
  323.  
  324.  
  325.   [1] M. Gaska, "An Open Systems Profile for Concurrent Engineering," in Proceedings of the 5th
  326.       International Conference on Software Engineering and Knowledge Engineering,(San Francisco,
  327.       CA), pp. 271-4, 1993.
  328.  
  329.  
  330.   [2] D. Gause and G. Weinberg,Exploring Requirements: Quality Before Design. NewYork: Dorset
  331.       House, 1989.
  332.  
  333.  
  334.   [3] N. S. P. 500-210,"Application Portability Profile (APP), The U.S. Government's Open System
  335.       Environment Profile OSE/1 Version 2.0," tech. rep., June, 1993.
  336.  
  337.  
  338.   [4] I. W. G. P1003.0, "Draft Guide to the POSIX Open Systems Environment ," tech. rep., 1992.
  339.  
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  342.       for  Information  Management,  Volume  1,  Implementation  Concept,  Version  1.1,"  tech.  rep.,
  343.       October 21, 1992.
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  399.  
  400. 4      Biography
  401.  
  402.  
  403.  
  404. Marilyn T. Gaska joined IBM Owego, now part of the IBM Federal Systems Company, in 1987.
  405. She currently is a Staff Programmer in SBIS Engineering and Technology, but has also worked in
  406. other fields to include healthcare prior to joining IBM. Currently she is a candidate for a Ph.D.
  407. in Advanced Technology, Systems Science, at Binghamton University, where she is working with
  408. Professor Donald C. Gause in the area of design. These part-time studies follow her second Master
  409. of Science is in Advanced Technology,  Computer Science,  from State University of New York at
  410. Binghamton in 1985.  However, she received her first Master of Science on a Cornell Fellowship
  411. in 1979 following completion of a a Bachelor of Science degree at Cornell in 1978.  She is also a
  412. member of the IEEE.
  413.  
  414.  
  415.  
  416.                                                          Gaska- 7
  417.