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2021年1月31日日曜日

SimpleModeling 2021

Modegramming Styleブログではモデリングとプログラミングの一体化を指向したModegrammingというコンセプトを提唱しており、その実現のための技術体系としてSimpleModelingを整備しています。

整備活動

2019年5月に以下の記事でSimpleModelingによるモデル駆動開発の活動をリブートしました。

整備活動の内容はプロダクトの開発とメタモデルの整備に分けられます。

プロダクト

SimpleModelingでは以下の4つのプロダクトの開発を進めています。いずれもオープンソースです。

また商用製品としてボクがCTOをやっているEverforth社でクラウドプラットフォームであるPrefer Cloud Platform(以下PCP)を開発しています。

Smartdox

SmartDoxは以前開発していたSmartDocの後継となる汎用の文書処理系です。

SmartDocはXMLをメタ言語としていましたが、SmartDoxは独自のプレインテキスト(MarkDownとEmacs orgから派生)をメタ言語としています。

SimpleModelingではLiterate Modeilingのアプローチを取っているので、モデルの中の自然言語記述部分の取扱いを重要視しています。

この部分の中核技術となるのがSmartDoxというわけです。

後述するSimpleModelerやKaleidoxはSmartDoxをメタ言語として使用し、この上に固有のメタモデルを構築しています。

SimpleModeler

SimpleModelerはSimpleModelのモデルからプログラムなどの成果物を生成するモデルコンパイラです。

SmartDoxをメタ言語として記述し、SimpleModelメタモデルのインスタンスとして記述したモデル部の情報から各種成果物を生成します。

以前開発していたXMLスキーマコンパイラである Relaxer によるプログラムの自動生成が極めて有効だったことを受けて、プログラムの自動生成のターゲットをオブジェクトモデルに広げるために新規に開発したのがSimpleModelerです。

SimpleModelerは基本機能は動作済みで後述のPCPの開発にも適用しています。

現在、後述するようにSimpleModelingのメタモデルの刷新を行っています。SimpleModelerは、この新メタモデルへの対応を行う予定です。

Kaleidox

Kaleidoxはオブジェクトモデリングとプログラミングをシームレスに連携させることを目的とするアクション言語です。

Kaleidoxの開発を進めながら以下の記事を書いてきました。

Kaleidoxはかなりよい感じで開発が進んでおり、プログラム開発のテスト環境としてボクが日常的に使用するツールになっています。

今年は、SimpleModeler統合を行うことで、モデル駆動開発のアクション言語として本格的に活用できるようにする予定です。

Arcadia

クラウド・アプリケーションでは、サーバーサイドのRESTサービスを中心に、Web、スマートフォン(iOS, Android)、デスクトップの3種類のUIフロントエンドの構成になります。

この中でWebフロントエンドのためのWebフレームワークとして開発中なのがArcadiaです。

モデルコンパイラが扱うオブジェクトモデルとWebアプリケーションの間はインピーダンスミスマッチが大きく、その間を埋めるミドルウェアの存在が重要になってきます。

Webアプリケーション独特の振る舞いや特性を吸収して、モデル駆動開発したアプリケーションロジックとWebでの実装をスムースに連携させることを目的としています。

Webアプリケーションも、大きくWebサーバー上での実行を中心としてWebページの遷移で振る舞いを構成する伝統的な方式(以下Webページ方式)とJavaScriptフレームワークを中心にGUIアプリケーション的な振る舞いを行う方式(以下JavaScriptフレームワーク方式)の2方式に分けることができ、現実的には両者の式の折衷案の方式(以下Web/JavaScript折衷方式)が使用されるケースが多いでしょう。

ArcaidaではWebページ方式をサポートするとともに、JavaScriptフレームワーク方式で必要になるJavaScriptベースのWebフレームワークの実行コンテナとしての機能を提供し、合わせてWeb/JavaScript折衷方式に対応していくというアプローチを取っています。

SimpleModelerから生成されるコードに対して、HTMLページのデザインを行えばアプリケーションが完成するエコシステムの構築を目指しています。

Arcaidaは基本部は開発済みです。Kaleidox、SimpleModelerを組み込んでモデル駆動対応を達成できた後に公開する予定です。

Prefer Cloud Platform

Prefer Cloud Platform(PCP)はEverforth社から商用のクラウド・プラットフォームとしてリリースされています。

PCPはAPIベースのクラウド・プラットフォームとして各種機能を提供するとともに、運用環境なども提供しており、多くのプロダクトで活用して頂いています。

PCPは開発当初からモデル駆動開発を実現する上で、クラウドプラットフォームの存在が重要となる、という認識のもと開発を進めてきており、モデル駆動開発とのシームレスな連携を行うための仕掛けを内包しています。

SimpleModeingは、対象となるプラットフォームに依存しないニュートラルな技術体系を指向していますが、高機能のサービスを提供しているプラットフォームの能力を引き出すことも重要機能としています。

両方向からのアプローチにより、SimpleModelingではPCPの提供する高度な各種機能を活用したアプリケーション開発も可能になる予定です。

SimpleModeingのオープンソースプロダクトのみのモデル駆動開発でも十分に有効ですが、PCPを併用すると運用やセキュリティも含めたより高度なクラウド・アプリケーションの開発・運用が可能になるという形を目指しています。

メタモデル

SimpleModelingでは以下の書籍で解説したモデルをベースとしています。

これらのモデルはボクがwakhokでモデリングを教えていた時に教科書としても使用できるように執筆したものです。教育用に使えると同時に、モデル駆動開発のメタモデルとしての利用も目的の一つにしています。

ただし、このメタモデルを設計した2008年当時とは状況が大きく変わっています。

クラウド・プラットフォームがシステム開発の日用品として普及したことで、クラウド・アプリケーションを簡単に構築できるようになりました。この効果を考える補助線として、大規模エンタープライズシステムのミドルウェア群が超低価格(数億円→数千円)で利用できるようになったと考えるとよいと思います。

これらのミドルウェアを活用すると、高度なアプリケーションが簡単に構築できるわけですが、逆にミドルウェアを使いこなすスキルがいと宝の持ち腐れになってしまいます。

またモデリング段階でもミドルウェアの活用を前提としたモデリングが必要になります。

このような状況に対応するために、SimpleModelのメタモデルを再設計することにしました。

最新のアプリケーション開発事情を踏まえた検討を行うこととして、まずそのスコープについて考えました。

この後、一連の以下の記事で検討を進めています。

一通り切り口の整理ができたので、SimpleModelerに取り込む準備をしているところです。

まとめ

SmartDox, SimpleModeler, Kaleidox, Arcadiaとモデル駆動開発を構成する各種ツールの開発を粛々と進めてきましたが、それなりに動くところまで来ることができました。

当面は、従前通りツールの開発状況の紹介や、メタモデルの検討を続ける予定ですが、今年の後半ぐらいに具体的な応用につながる内容の記事を書くことできればと考えています。

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2020年5月31日日曜日

モデル駆動によるクラウド・アプリケーション開発

「クラウド」というとすでにややレトロな響きも出てきたかもしれません。しかし、Kubernetes/Dockerといった足回りやAWS Lambdaのような要素技術は登場していますが、クラウド・アプリケーション全体を構築するための開発手法の整備にはまだ手がついていない状況だと思います。

当ブログではModegrammingをキーワードに、モデリングとプログラミングを融合したモデル駆動開発を提唱しており、このModegrammingのクラウド・アプリケーションへの適用を中心的なテーマとしています。

Modegrammingを成立させるためには、開発手法を下支えする開発ツールや実行プラットフォームの存在が不可欠です。この目的で現在、以下の5つのプロダクトを開発しています。

SmartDox
文書処理系
SimpleModeler
モデルコンパイラ
Kaleidox
アクション言語
Arcadia
Webフレームワーク
Prefer Cloud Platform
クラウド・アプリケーション・プラットフォーム

2008年からScalaを使って少しずつ開発を進めてきましたが、かなり整備が進んできたので現在の状況についてまとめてみました。

SmartDox

SmartDoxはSmartDocの後継となる文書処理系です。OSSとして開発しています。

SmartDocは文書形式としてXMLを採用していましたが、SmartDoxではMarkdownとEmacs orgを融合させた独自のプレインテキストを文書形式として使用します。

本ブログもSmartDox形式で記述したものを、SmartDoxでBlogger形式を生成したものをBloggerに貼り付けています。

文書処理系とモデル駆動開発との関係は一見なさそうにもみえますが、Modegrammingの中でSmartDoxを重視しているのは、Literate Programming、Literate Modeling、ひいてはLiterate Modegrammingの基盤となる文書処理基盤を提供するためです。具体的には、後述するSimpleModelerとKaleidoxがSmartDox基盤を使用してLiterate Modeling, Literate Programmingを実現しています。

SmartDoxは当面はSimpleModeler、Kaleidox、Arcadiaの中でLiterate Modegramming(Literate Modeling + Literate Programming)を実現するための要素技術として使用していく予定です。

将来的にはSmartDocと同様に、独立した文書処理系として公開するかもしれません。

SimpleModeler

SimpleModelerはRelaxerの後継となるモデルコンパイラです。OSSとして開発しています。

RelaxerはXMLスキーマ言語(RELAX)からJavaなどのプログラムを生成するスキーマコンパイラです。

RelaxerはXMLを扱うアプリケーション開発に非常に有益だったと思いますが、スコープがXMLに閉じているため応用範囲が限られました。ただ、プログラムの自動生成の可能性については十分認識することができました。

次の段階としてオブジェクトモデルからのプログラムの自動生成を行うために開発を始めたのがSimpleModelerです。SimpleModelerはオブジェクトモデルからJavaやScalaなどのプログラムを生成するモデルコンパイラです。

2008年から開発を始め、一応の実用化レベルの機能は提供できています。後述のPCP開発にも使用しています。

Scalaの内部DSLを主となるDSLとして採用したのですが、オブジェクト・モデルの記述にはあまり適さないことが分かってきたのでSmartDoxをベースとした外部DSLを主DSLとするように切り替える開発を進めていました。

同時に、オブジェクト・モデルのメタモデルの拡張をクラウド・アプリケーション向けに拡張する作業を進めています。

Kaleidox

モデル駆動開発をターゲットにしたアクション言語です。OSSとして開発しています。

モデル駆動開発のアキレス腱となっているのが、振る舞いの記述です。オブジェクト・モデルでは、静的構造は自動生成可能な精度のモデル記述が可能ですが、動的振る舞いについては状態機械モデルまでが自動生成可能な精度のモデル記述が可能なものの、それ以上の振る舞いについてはスコープ外になっています。

このため、モデル・コンパイラでプログラムの自動生成をする場合でもプログラミングとの併用が必須となり、ちらにしてもプログラミングが必要となるのであればプログラミングを主軸にし、モデリングは概念レイヤーのメモ書きレベルの使用に限るようなバランスが妥当ともいえます。

この「振る舞い」に関する問題がモデル駆動開発のアキレス腱となっていました。

この問題は、モデル駆動開発用のアクション言語によって解決できるのではないか、というアイデアのもと開発したのがKaleidoxです。

Kaleidoxについては本ブログで紹介してきました。スクリプト言語としては実用ゾーンに入って来たと思いますが、引き続き本命のアクション言語として活用できるように、SimpleModelerとの繋ぎ込みを進めていく予定です。

Arcadia

Arcadiaはモデル駆動開発をターゲットにしたWebフレームワークです。OSSとして開発しています。

モデルコンパイラでプログラムの自動生成を行う際に問題となるのが、自動生成したプログラムの実行基盤です。

この問題に対応するために、ArcadiaはWeb UIを構築するWebアプリケーションの自動生成を用意にするための以下のような仕組みを導入しています。

  • プログラムではなくメタデータ設定でWebアプリケーション開発を可能にする。
  • バックエンドのクラウド・プラットフォームとシームレスに連携できるようにする。
  • シナリオによるWeb入力機構を搭載している。
  • アクション言語(kaleidox)を使って処理の記述が可能になっている。

バックエンドのクラウド・プラットフォームとして後述するPrefer Cloud Platformも使用できますが、アダプタを作れば任意のクラウド・プラットフォームを使用することが可能です。

アクション言語であるkaleidoxとの統合は、モデル駆動開発との連携を指向したものです。

Arcadiaは基本部は開発済みです。KaleidoxとSimpleModelerが一段落した後に公開したいと考えています。

Prefer Cloud Platform

Prefer Cloud Platform(以下PCP)はボクがCTOをやっているEverforth社が提供する商用のクラウド・アプリケーション・プラットフォームです。

PCPを用いることでクラウド・アプリケーションを高速、低コストで開発することができます。

PCPは、モデル駆動開発の実行環境としても使用できるように設計されており、現時点でもSimpleModelerによる自動生成を活用して開発を行っています。

しかし、現時点ではPCP上で動作するクラウド・アプリケーションを自動生成するところまでは到達できていません。SimpleModeler、Kaleidox、Arcaidaが整備されることで、オブジェクト・モデルからのクラウド・アプリケーションの自動生成が可能になることを目指しています。

関連書籍

モデル駆動開発を行うためにはオブジェクト・モデルのメタモデルの整備も必要です。

この整備はwakhok時代から進めており、2008年当時の成果を以下の書籍にまとめています。いずれもwakhok時代に教科書として使うことを目的に書いたものです。

しかし、2008年当時とはクラウド環境をめぐる状況が大きく変わっており、それらの要素を取り込んだメタモデルの拡張が必要です。

上記の書籍の内容をベースに、SimpleModelerの開発を進めながらメタモデルの拡張も同時に行っています。

その成果もいずれ文書としてまとめていきたいと思います。

まとめ

本ブログが提唱しているModegrammingを支える開発ツール、実行プラットフォームの開発の近況について説明しました。

2008年から少しずつ進めてきた開発ですが、すでに商用化されているPCPに加えて、いくつかのOSSも実用ゾーンに入りつつあります。

OSSが実用ゾーンに入ってきたことで、クラウド・アプリケーション向けのオブジェクト・モデルのメタモデルを、実用化を前提として具体的に検討をすすめることが可能になってきました。メタモデルの拡張はSimpleModelerの開発と並行して行っています。

まだまだ開発途上ですが、本ブログで継続して開発の成果を報告していく予定です。

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