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Software Complexity

생물학자 줄리언 헉슬리(Julian Huxley)는 1912년에 복잡성을 ‘부분들의 이질성’이라고 정의했는데, 이는 일종의 기능적 불가분성을 뜻한 것이었다. 만들어진 신, 리처드 도킨스

어떤 일을 할 때는 항상 그 일에 맞는 ‘생각의 틀’이 필요하다. 최근 4개월 가량 소프트웨어 개발에서 완전히 손을 떼고 있었고, 그 생각의 틀을 조금씩 회복하는 중이다. 그러던 중 읽은 복잡성에 관한 정의는 내가 지금 겪고 있는 소프트웨어 복잡성의 문제를 떠올리게 해주었다.

복잡성에 관한 얘기를 할 때, 소프트웨어의 복잡성은 흔히 생물의 복잡성과 함께 취급되곤 한다. 물론, 생물의 복잡성은 소프트웨어의 복잡성에 비교할 수 없을 정도지만, 소프트웨어의 복잡성에 대한 일반인들의 관용은 생물의 복잡성에 대한 관용보다 높지는 않을 듯하다. 하지만, 소프트웨어 엔지니어 입장에서 복잡한 소프트웨어를 바라보았을 때 ‘손을 댈 수도 없다’는 그 심정은 생물을 다루는 연구자나 중환자의 몸을 다루는 의사의 심정과 크게 다르지 않으리라고 생각한다.

소프트웨어 복잡성의 문제는 다른 과학이나 공학과 마찬가지로, 환원, 특히 기능적 환원으로 해결하는 것이 기본이다. 복잡한 소프트웨어는 하나의 부분을 이해하거나 고치기 위해서는 그 부분과 기능적 불가분의 관계에 있는 여러 부분들을 동시에 이해하고 고쳐야한다. 환원 과정을 통해 프로그래머가 신경써야할 거리를 분리함(separation of concern)으로써, 프로그래머는 한번에 하나의 부분만을 다른 부분과 관계없이 신경쓸 수 있다. 소프트웨어에 있어서는 이러한 과정을 decomposition또는 모듈화(modulization)이라고 부른다. 소프트웨어가 만들어지고 나서 수행하는 decomposition을 특히 리팩토링(refactoring)이라고 부르기도 한다.

생물과 소프트웨어의 또다른 유사성은 바로 계속 변화한다는 것이다. 그리고, 생물이 진화할 수록 그 복잡성이 높아지는 것처럼 (진화의 방향이 항상 복잡도가 높아지는 방향인 것은 아닐테지만, 적어도 현재까지의 생물사에서는 그러했던 것 같다.) 소프트웨어도 성장할될 때마다 복잡성이 높아진다. 생물의 진화는 인위적인 것이 아니므로 복잡성을 ‘해결’할 필요가 없지만, 소프트웨어의 변화에는 (아직은) 인간의 지적인 능력이 필수적이므로, 복잡성은 소프트웨어가 더이상 성장하는 것을 막는 요인이 되고, 심지어는 소프트웨어의 생명을 짧게 만드는 요인이 되기도 한다. 따라서, 소프트웨어가 오랫동안 성장하기 위해서는 복잡성을 일정 수준 이하로 항상 유지시켜야 하고, 이를 위해서는  decomposition에 더욱 많은 시간을 들이고 자주 해야한다.

소프트웨어 복잡성을 해결하는 과정 못지않게 그것을 인지하는 과정도 중요하다. 복잡성을 인지하지 못하면, 해결하려는 노력을 할 수도 없다. 또한, 복잡성을 인지하지 않고 decomposition을 하려는 노력은 무의미하거나 적어도 비용-효율적이지 못할 수 있다.

소프트웨어 복잡성은 소프트웨어를 만드는 과정 뿐만 아니라 소프트웨어의 결함들을 해결하는 과정 또는 그 원인을 분석하는 과정에서도 인지될 수 있다. 그러한 과정에서 프로그래머가 ‘너무 복잡하다’고 느끼는 것은 복잡성의 첫번째 징표다.

  • 결함 해결 과정에서 너무 많은 부분들이 결함 가능성을 안고 있고 어느 부분에 결함이 있는지 가늠하기 어렵다면 그 소프트웨어는 복잡한 것이다.
  • 결함의 원인이 한 부분만의 결함이 아니라 많은 부분들이 서로 영향을 주면서 발생한 결함이라면 그 소프트웨어는 복잡한 것이다.

복잡성을 훌륭하게 해결한 시스템들을 보면 항상 기능적 분화 뿐만 아니라 발생 가능한 결함 자체를 격리한다. 복잡한 시스템들은 그 부분들간에 너무 많은 기능을 서로 의존하고 있을 뿐만 아니라, 설령 기능은 분리되어있다고 하더라도, 발생가능한 결함들은 분리되어있지 않다.

가만히 생각해보면 소프트웨어 디자인이 해결하고자 하는 주요 문제는 결국 복잡성의 해결이다. 성능과 같은 비기능적 요소들은 제약조건에 불과하다. 이를테면, ‘성능 요건을 xxx만큼 만족시키면서 복잡성을 yyy만큼 해결하는 것’의 문제란 것이다. 대규모 소프트웨어를 높은 수준에서 바라보는 사람은 복잡성에 관한 생각이 반드시 그의 ‘생각의 틀’에 담겨있어야한다.

Published in Software Development Stray Thoughts

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