Eksplorowanie sposobu tworzenia oprogramowania

  • 9 min

Nowoczesne tworzenie oprogramowania zmieniło się zasadniczo od tworzenia wszystkich elementów od podstaw do tworzenia aplikacji z istniejących składników. Zrozumienie tego podejścia opartego na składnikach jest niezbędne do efektywnego wdrażania oprogramowania i zarządzania nim we współczesnych środowiskach deweloperskich.

Model oprogramowania oparty na składnikach

Dzisiejsze aplikacje są tworzone przez połączenie oryginalnego kodu ze składnikami wielokrotnego użytku. Zamiast pisać każdy element funkcjonalności, zespoły programistyczne składają rozwiązania z następujących elementów:

  • Oryginalny kod logiki biznesowej: Kod niestandardowy, który implementuje określone wymagania biznesowe, przepływy pracy i unikatowe funkcje, które odróżniają aplikację.
  • Biblioteki i struktury typu open source: Składniki wielokrotnego użytku utworzone i obsługiwane przez społeczność, udostępniając typowe funkcje, takie jak przetwarzanie danych, uwierzytelnianie, interfejsy użytkownika i protokoły komunikacyjne.
  • Składniki komercyjne: Biblioteki innych firm oferowane przez dostawców, często zapewniające wyspecjalizowane funkcje, pomoc techniczną i gwarancje.
  • Kod integracyjny: "Kod kleju", który łączy komponenty, dostosowuje interfejsy i koordynuje interakcje między różnymi częściami systemu.

Badania konsekwentnie pokazują, że nowoczesne aplikacje składają się z około 80% istniejących składników utrzymywanych poza projektem, a tylko 20% jest oryginalnym kodem napisanym przez zespół deweloperów. Ta kompozycja odzwierciedla fundamentalną zmianę sposobu tworzenia oprogramowania — od kompilowania po montaż.

Dlaczego oprogramowanie jest tworzone w ten sposób

Podejście oparte na składnikach zapewnia znaczne korzyści:

Szybkość programowania

Ponowne użycie istniejących komponentów znacznie przyspiesza rozwój:

  • Sprawdzone rozwiązania: Zamiast rozwiązywać problemy, które inni już rozwiązali, zespoły zawierają przetestowane pod kątem walki składniki, które działają niezawodnie.
  • Skrócony czas programowania: Tworzenie struktury aplikacji internetowej, sterownika bazy danych lub systemu uwierzytelniania od podstaw może potrwać miesiące lub lata. Korzystanie z istniejących składników zmniejsza ten czas do dni lub godzin.
  • Skup się na wartości biznesowej: Deweloperzy koncentrują się na unikatowej logice biznesowej, a nie na ponownym wymyśleniu wspólnej infrastruktury.
  • Krótszy czas obrotu: Aplikacje docierają do środowiska produkcyjnego wcześniej, ponieważ zespoły nie kompilują każdej warstwy od podstaw.

Jakość i niezawodność

Dobrze utrzymywane składniki typu open source często przekraczają jakość kodu niestandardowego:

  • Weryfikacja społeczności: Popularne projekty typu open source mają tysiące użytkowników identyfikujących i zgłaszanych problemów, co prowadzi do niezawodnego, niezawodnego kodu.
  • Rozwój ekspercki: Wiele projektów typu open source jest tworzonych i utrzymywanych przez ekspertów specjalizujących się w określonych dziedzinach problematyki.
  • Ciągłe ulepszanie: Aktywne projekty otrzymują regularne aktualizacje, poprawki błędów i ulepszenia współautorów na całym świecie.
  • Testowanie produkcyjne: Składniki używane przez tysiące aplikacji zostały przetestowane w różnych środowiskach i scenariuszach.

Efektywność kosztowa

Korzystanie ze składników typu open source zmniejsza koszty programowania i konserwacji:

  • Brak opłat licencyjnych: Większość składników typu open source jest dostępna bezpłatnie, co pozwala uniknąć kosztów licencjonowania na użytkownika lub na wdrożenie.
  • Wspólne obciążenie utrzymaniem: Poprawki błędów i ulepszenia są wprowadzane przez społeczność, co zmniejsza koszty utrzymania organizacji.
  • Zmniejszone potrzeby kadrowe: Zespoły nie potrzebują specjalistów dla każdej warstwy technologii, ponieważ mogą uwzględniać istniejącą wiedzę za pośrednictwem składników.
  • Niższy całkowity koszt posiadania: Chociaż składniki komercyjne mają bezpośrednie koszty, alternatywy typu open source często zapewniają podobne funkcje bez opłat licencyjnych.

Dostęp do innowacji

Społeczności open source napędzają innowacje technologiczne:

  • Najnowocześniejsze funkcje: Wiele nowych technologii i podejść pojawia się najpierw w projektach open source.
  • Efekty ekosystemu: Popularne struktury tworzą ekosystemy zgodnych składników, narzędzi i wiedzy.
  • Elastyczne wdrażanie: Organizacje mogą eksperymentować z nowymi technologiami bez dużych zobowiązań finansowych.
  • Wiedza społeczności: Obszerna dokumentacja, samouczki i pomoc techniczna społeczności ułatwiają wdrażanie.

Składniki typu open source a składniki typu zamkniętego źródła

Składniki są dostępne w dwóch podstawowych kategoriach na podstawie dostępności kodu źródłowego:

Składniki typu open source

Kod typu open source jest publicznie dostępny dla każdego, kto może sprawdzać, używać, modyfikować i często współtworzyć:

  • Widoczność kodu źródłowego: Możesz sprawdzić rzeczywistą implementację, zrozumieć, jak działa składnik i zweryfikować praktyki zabezpieczeń.
  • Zaangażowanie społeczności: Wiele osób może współtworzyć ulepszenia, naprawiać błędy i dodawać funkcje.
  • Użycie regulowane licencją: Licencje typu open source określają dozwolone zastosowania, począwszy od nieograniczonego użycia do wymagań, które wymagają, by prace pochodne były objęte tą samą licencją.
  • Przezroczystość: Badacze zabezpieczeń, deweloperzy i użytkownicy mogą przeprowadzać inspekcję kodu pod kątem luk w zabezpieczeniach, backdoorów lub problemów z jakością.

Popularne składniki typu open source obejmują:

  • Języki programowania i środowiska uruchomieniowe: Python, Node.js, .NET Core, Go, Rust.
  • Struktury sieci Web: React, Angular, Vue.js, Express, Django, Spring Boot.
  • Baz danych: PostgreSQL, MySQL, MongoDB, Redis, Elasticsearch.
  • Narzędzia programistyczne: Visual Studio Code, Git, Docker, Kubernetes.
  • Biblioteki: Lodash, Moment.js, NumPy, Pandas, TensorFlow.

Składniki zamkniętego źródła

Składniki zamkniętego źródła (zastrzeżonego) zapewniają funkcjonalność bez udostępniania kodu źródłowego:

  • Dystrybucja binarna: Składniki są dostarczane jako skompilowane pliki binarne lub spakowane biblioteki bez kodu źródłowego.
  • Kontrola dostawcy: Organizacja tworząca kontroluje aktualizacje, funkcje i postanowienia licencyjne.
  • Obsługa komercyjna: Wiele składników zamkniętych źródeł obejmuje profesjonalną pomoc techniczną, umowy dotyczące poziomu usług i gwarantowaną konserwację.
  • Ograniczona przejrzystość: Użytkownicy nie mogą sprawdzać szczegółów implementacji, utrudniając ocenę zabezpieczeń i jakości.

Przykłady obejmują wiele sterowników komercyjnych baz danych, zastrzeżonych zestawów SDK, narzędzi specyficznych dla dostawcy i wyspecjalizowanych bibliotek specyficznych dla branży.

Jak składniki są dystrybuowane

Pakiety zapewniają sformalizowany mechanizm dystrybucji składników i zarządzania nimi:

Struktura pakietu

  • Kod binarny: Skompilowane biblioteki gotowe do użycia w aplikacjach.
  • Metadane: Informacje o pakiecie, w tym nazwa, wersja, autor i opis.
  • Zależności: Lista innych pakietów wymaganych do działania składnika.
  • Informacje o licencji: Postanowienia prawne dotyczące sposobu korzystania z pakietu.
  • Dokumentacja: Instrukcje użycia, dokumentacja interfejsu API i przykłady.

Ekosystemy pakietów

Różne języki programowania ustanowiły ekosystemy pakietów:

  • npm (Node Package Manager): Pakiety JavaScript i TypeScript, największy na świecie rejestr pakietów z ponad 2 milionami pakietów.
  • PyPI (indeks pakietów języka Python): Pakiety języka Python, udostępniając biblioteki do nauki o danych, tworzenia aplikacji internetowych, automatyzacji i nie tylko.
  • NuGet: pakiety .NET dla aplikacji C#, F# i Visual Basic.
  • Maven Central: Pakiety Java na potrzeby programowania dla przedsiębiorstw i systemu Android.
  • RubyGems: Pakiety języka Ruby dla aplikacji internetowych i automatyzacji.
  • Crates.io: Pakiety rust do programowania systemów.

Narzędzia do zarządzania pakietami

Menedżerowie pakietów automatyzują pobieranie, instalowanie i aktualizowanie zależności:

  • Rozwiązywanie zależności: Automatycznie określ i zainstaluj wymagane zależności.
  • Zarządzanie wersjami: Śledzenie wersji pakietów używanych przez aplikację.
  • Powiadomienia o aktualizacji: Poinformuj deweloperów, gdy są dostępne nowsze wersje.
  • Skanowanie luk w zabezpieczeniach: Niektórzy menedżerowie pakietów integrują skanowanie zabezpieczeń, aby zidentyfikować znane luki w zabezpieczeniach.

Implikacje opracowywania opartego na składnikach

Chociaż podejście oparte na składnikach zapewnia ogromne korzyści, wprowadza również wyzwania:

Złożoność zarządzania zależnościami

  • Drzewa zależności: Aplikacja może bezpośrednio zależeć od 20 pakietów, ale te pakiety zależą od innych, tworząc drzewa setek lub tysięcy zależności.
  • Konflikty wersji: Różne składniki mogą wymagać niezgodnych wersji współużytkowanych zależności.
  • Kaskadowe aktualizacje: Aktualizowanie jednego składnika może wymagać aktualizacji wielu innych.

Zagadnienia dotyczące zabezpieczeń

  • Dziedziczone luki w zabezpieczeniach: Luki w zabezpieczeniach w każdej zależności wpływają na aplikację.
  • Ataki łańcucha dostaw: Złośliwi aktorzy mogą naruszyć bezpieczeństwo popularnych pakietów w celu ataku na aplikacje, które są od nich zależne.
  • Nieobsługiwane zależności: Składniki, które nie są już obsługiwane, nie będą otrzymywać aktualizacji zabezpieczeń.

Zgodność licencji

  • Zobowiązania licencyjne: Każda licencja typu open source ma wymagania — niektóre zezwalają na nieograniczone użycie komercyjne, inne wymagają udostępniania kodu źródłowego.
  • Proliferacja licencji: Aplikacja może zawierać setki pakietów, z których każdy ma różne licencje.
  • Obciążenie zgodnością: Organizacje muszą śledzić zobowiązania licencyjne i zapewnić zgodność.

Zależności operacyjne

  • Hosting zewnętrzny: Wiele aplikacji zależy od pakietów hostowanych w publicznych rejestrach, które mogą doświadczać awarii.
  • Dostępność rejestru: Jeśli rejestr publiczny stanie się niedostępny, kompilacje i wdrożenia mogą zakończyć się niepowodzeniem.
  • Usuwanie pakietu: Autorzy mogą czasami usuwać pakiety z publicznych rejestrów, niszcząc aplikacje, które są od nich zależne.

Zrozumienie sposobu tworzenia nowoczesnego oprogramowania ze składnikami zapewnia podstawowy kontekst zabezpieczeń, prawnych i operacyjnych problemów, które organizacje muszą rozwiązać podczas implementowania oprogramowania open source. Pozostałe jednostki w tym module eksplorują te problemy i strategie efektywnego zarządzania nimi.