Мифический человеко-месяц или как создаются программные системы

Покинув в 1965 году IBM и придя в Чэпел Хилл, как это и предполагалось, я возглавил разработку OS/360 и стал анализировать опыт этой разработки, чтобы извлечь уроки технологических решений и администрирования. В частности, я хотел понять, почему столь различным оказался опыт администрирования при разработке аппаратной части System/360, с одной стороны, и создании операционной системы OS/360 — с другой. Эта книга является запоздалым ответом на вопросы Тома Уотсона относительно трудности управления разработкой программ.

В решении этой задачи я получил большую пользу от длительного общения с Р. П. Кейсом (R. P. Case), помощником менеджера проекта в 1964-65 годах, и Ф. М. Трапнеллом, менеджером проекта в 1965-68 годах. Я обсудил свои выводы с менеджерами других крупных программных проектов, в том числе Ф. Дж. Корбато (F. J. Corbato) из МТИ, Джоном Харром (John Harr) и В. Высоцким (V. Vyssotsky) из Bell Telephone Laboratories, Чарльзом Портманом (Charles Portman) из International Computers Limited, А. П. Ершовым из Вычислительного центра Сибирского отделения Академии наук СССР, а также А. М. Пьетрасанта (A. M. Pietrasanta) из IBM.

Собственные мои выводы содержатся в следующих ниже очерках, предназначенных профессиональным программистам, профессиональным менеджерам и особенно профессиональным менеджерам в программировании.

Хотя книга написана как отдельные очерки, у нее есть центральная тема, излагаемая в главах 2-7. Вкратце мое мнение заключается в том, что трудности, испытываемые при управлении крупными программными проектами, иного рода, нежели при управлении небольшими проектами, что связано с проблемами разделения труда. Я считаю важнейшей задачей сохранение концептуальной целостности самого продукта. В этих главах обсуждаются трудности, возникающие на пути к этому единству, и способы их преодоления. В главах, следующих за ними, обсуждаются другие аспекты управления разработкой программного обеспечения.

Имеющаяся по этой теме литература не слишком богата, но весьма распылена. Поэтому я постарался включить ссылки на литературу, которые помогут осветить отдельные вопросы и отошлют заинтересованного читателя к другим полезным работам. Рукопись книги прочли многие мои друзья, и некоторые из них сделали пространные и полезные замечания. В тех случаях, когда, несмотря на ценность, они не вполне вписывались в текст, я включал их в примечания.

Поскольку эта книга представляет собой сборник очерков, а не единый текст, все ссылки и примечания вынесены в конец, и читателю при первом чтении можно их пропустить.

Я глубоко признателен мисс Саре Элизабет Мур (Sara Elizabeth Moore), мистеру Дэвиду Вагнеру (David Wagner) и миссис Ребекке Беррис (Rebecca Burris) за помощь в подготовке данной рукописи, а также профессору Джозефу Слоуну (Joseph C. Sloane) за советы в отношении иллюстраций.

F. P. B., Jr. Чэпел Хилл, Северная Каролина Октябрь 1974

Глава 1 Смоляная яма

Самая яркая сцена доисторических времен — борьба огромных животных со смертью в смоляных ямах. Воображение представляет динозавров, мамонтов и саблезубых тигров, пытающихся высвободиться из смолы. Чем отчаянней борьба, тем сильнее затягивает смола, и как бы ни был силен или ловок зверь, в конечном итоге ему уготована гибель.

Такой смоляной ямой в последнее десятилетие было программирование больших систем: в ней сгинул не один большой и сильный зверь. По большей части это происходило в области систем, где мало кому удалось реализовать спецификации, уложиться в график и бюджет. Большие и малые, массивные и жилистые — одна за другой эти команды увязли в смоле. Казалось, ничто в отдельности не вызывает трудностей — одну лапу всегда можно вытащить. Но накопление действующих одновременно и взаимовлияющих факторов все более и более замедляет движение. Вызывает удивление неприятность возникшей проблемы, и распознать ее сущность нелегко. Но нужно это сделать, если мы собираемся решить ее.

Поэтому начнем с определения того, что такое системное программирование, и какие радости и печали оно таит.

Системный программный продукт

Время от времени можно прочесть в газете о том, как в переоборудованном гараже пара программистов сделала замечательную программу, оставившую позади разработки больших команд. И каждый программист охотно верит в эти сказки, поскольку знает, что может создать любую программу со скоростью, значительно превышающей те 1000 операторов в год, которые, по сообщениям, пишут программисты в промышленных бригадах.

Почему же до сих пор все профессиональные бригады программистов не заменены одержимыми дуэтами из гаражей? Нужно посмотреть на то, что, собственно, производится.

В левом верхнем углу рисунка 1.1 находится программа. Она является завершенным продуктом, пригодным для запуска своим автором на системе, на которой была разработана. В гаражах обычно производится такой продукт, и это — тот объект, посредством которого отдельный программист оценивает свою производительность.

Есть два способа, которыми программу можно превратить в более полезный, но и более дорогой объект. Эти два способа представлены по краям рисунка.

При перемещении вниз через горизонтальную границу программа превращается в программный продукт. Это программа, которую любой человек может запускать, тестировать, исправлять и развивать. Она может использоваться в различных операционных средах и со многими наборами данных. Чтобы стать общеупотребительным программным продуктом, программа должна быть написана в обобщенном стиле. В частности, диапазон и вид входных данных должны быть настолько обобщенными, насколько это допускается базовым алгоритмом. Затем программу нужно тщательно протестировать, чтобы быть уверенным в ее надежности. Для этого нужно подготовить достаточное количество контрольных примеров для проверки диапазона допустимых значений входных данных и определения его границ, обработать эти примеры и зафиксировать результаты. Наконец, развитие программы в программный продукт требует создания подробной документации, с помощью которой каждый мог бы использовать ее, делать исправления и расширять. Я пользуюсь практическим правилом, согласно которому программный продукт стоит, по меньшей мере, втрое дороже, чем просто отлаженная программа с такой же функциональностью.

Рис. 1.1 Эволюция системного программного продукта

При пересечении вертикальной границы программа становится компонентом программного комплекса. Последний представляет собой набор взаимодействующих программ, согласованных по функциям и форматам, и вкупе составляющих полное средство для решения больших задач. Чтобы стать частью программного комплекса, синтаксис и семантика ввода и вывода программы должны удовлетворять точно определенным интерфейсам. Программа должна быть также спроектирована таким образом, чтобы использовать заранее оговоренный бюджет ресурсов — объем памяти, устройства ввода/вывода, процессорное время. Наконец, программу нужно протестировать вместе с прочими системными компонентами во всех сочетаниях, которые могут встретиться. Это тестирование может оказаться большим по объему, поскольку количество тестируемых случаев растет экспоненциально. Оно также занимает много времени, так как скрытые ошибки выявляются при неожиданных взаимодействиях отлаживаемых компонентов. Компонент программного комплекса стоит, по крайней мере, втрое дороже, чем автономная программа с теми же функциями. Стоимость может увеличиться, если в системе много компонентов.

В правом нижнем углу рисунка 1.1 находится системный программный продукт. От обычной программы он отличается во всех перечисленных выше отношениях. И стоит, соответственно, в десять раз дороже. Но это действительно полезный объект, который является целью большинства системных программных проектов.