وابستگی‌های نرم افزار و هر چه درباره آن می‌دانیم

زمان تخمینی مطالعه: 12 دقیقه

وابستگی‌‌های نرم‌افزار و مدیریت آن‌ها اغلب بخشی از توسعه نرم‌افزار است. وابستگی‌ها جزء کد ضروری هستند که ساختار نرم افزار را کنار هم نگه می‌دارند. به همین ترتیب، اگر هر وابستگی قطع شود، کل کد ناپایدار می‌شود. با این حال، توسعه دهندگان و علاقه مندان به کد باید به جای اجتناب از علت اصلی، با وابستگی‌های نرم افزار مقابله کنند. در این مقاله دستورالعملی برای ابهام زدایی از وابستگی‌های نرم افزاری ارائه شده است. در ادامه نقش محوری آنها را در توسعه نرم افزار توضیح خواهیم داد و اطلاعات ضروری را برای ساده سازی مدیریت آنها ارائه خواهیم داد.

وابستگی‌های نرم افزار چیست؟

وابستگی‌های نرم افزار زمانی است که کد به یک عملکرد یا ویژگی خاص از یک جزء کد خارجی نیاز دارد. این نیاز یک وابستگی یا اتکا به کد خارج از منطق اصلی نرم افزار ایجاد می‌کند. وابستگی‌ها ارتباطی بین عناصر نرم افزاری متمایز ایجاد می‌کنند که داده‌ها و عملکردها را بین یکدیگر رد و بدل می‌کنند.

وابستگی‌های نرم افزاری برای نرم افزارهای پیچیده، ماژولار و مشترک در زبان برنامه نویسی حیاتی هستند. آنها یک چارچوب ساختاریافته بین اجزای نرم افزار ایجاد می کنند که منجر به ایده های کلیدی زیر می شود:

• روابط ماژول: وابستگی‌های نرم‌افزاری روابطی بین اجزا (ماژول‌ها) ایجاد می‌کنند و وجود نرم‌افزار پیچیده را امکان‌پذیر می‌سازند. در واقع این شبکه‌ای است که در آن یک جزء برای عملکرد صحیح به دیگری وابسته است.
• تفویض وظیفه: ارتباط بین اجزاء مشابه موافقت نامه‌های قراردادی است. تا زمانی که هر جزء قسمت خود را انجام دهد، نرم افزار به درستی و بصورت روان کار می‌کند. جنبه تفویض وظایف وابستگی‌های نرم افزار یک ویژگی محوری است که مزایای زیادی برای توسعه نرم افزار به همراه دارد.
• ماژولار بودن: اجزای منفرد وظایف کوچکتر و خاص‌تری را اجرا می‌کنند و می‌توانند برای انجام همین کار به اجزای دیگر وابسته باشند. رویکرد جداسازی (تقسیم کدهای پیچیده به قطعات منطقی کوچکتر) ماژولار بودن نرم افزار را افزایش می‌دهد و مدیریت را ساده می‌کند.
• همکاری: مدیریت وابستگی کارآمد برای توسعه نرم افزار مشترک بسیار مهم است. این مفهوم به حصول اطمینان کمک می‌کند و مشارکت کنندگان به راحتی محیط‌های توسعه را بازسازی می‌کنند و کد را بدون مشکل یکپارچه می‌کنند.

این روابط وابسته به هم، یک شبکه حیاتی و پیچیده بین اجزا ایجاد می‌کند، و تضمین می‌کند که نرم‌افزار به خوبی اجرا می‌شود و در عین حال وظایف توسعه نرم‌افزار را ساده می‌کند.

انواع وابستگی‌های نرم افزار

وابستگی‌های نرم افزار را می‌توان به دو دسته طبقه‌بندی کرد. هر نوع هدف خاصی را دنبال می‌کند و به ساختار کلی نرم افزار کمک می‌کند. بخش‌های زیر به بررسی این دو نوع، تعاملات، مشارکت‌های کلیدی و تأثیر آنها بر توسعه نرم‌افزار می‌پردازد.

– وابستگی‌های مستقیمDirect Dependencies

وابستگی‌های مستقیم چارچوب‌ها، ماژول‌ها و کتابخانه‌های اصلی هستند که کد مستقیماً برای انجام برخی عملکردها فراخوانی می‌شوند. این وابستگی‌ها در کد قابل مشاهده هستند و به ساده کردن وظایف کدنویسی کمک می‌کنند. یک توسعه دهنده جاوا اسکریپت آنها را در یک فایل package.json فهرست می‌کند. در مقابل، یک توسعه‌دهنده پایتون آنها را از طریق یک بستر مدیر بسته مانند PIP نصب می‌کند و آنها را در ابتدای پروژه پایتون وارد می‌کند.

این نوع اگرچه دارای فواید زیادی است، ولی این وابستگی‌های مستقیم دارای معایبی نیز هستند. وابستگی کد اندازه کلی نرم افزار را افزایش می‌دهد که ممکن است بر عملکرد آن تأثیر بگذارد. این تأثیرات به ویژه در محیط‌هایی با حافظه محدود، مانند برنامه‌های کاربردی تعبیه شده، قابل توجه است. اتکای شدید به اجزای از پیش ساخته شده ممکن است پیچیدگی کد را با پوشاندن عملکردهای اصلی کد افزایش دهد.

با این حال، بزرگترین نگرانی، آسیب پذیری، سازگاری و مسائل نگهداری است. وابستگی‌ها پیچیدگی کد را افزایش می‌دهند و عیب‌یابی را دشوار می‌کنند. معرفی وابستگی‌ها نیازمند مدیریت نسخه بین وابستگی‌های مختلف برای جلوگیری از مشکلات سازگاری است. هرگونه مشکل امنیتی در وابستگی، آسیب‌پذیری‌هایی را در کد وابسته ایجاد می‌کند.

وابستگی‌های گذرا Transitive Dependencies

وابستگی‌های گذرا، در واقع وابستگی‌های مربوط به وابستگی‌های مستقیم هستند.کتابخانه‌ها، چارچوب‌ها و ماژول‌ها نیز وابستگی‌هایی دارند. اگرچه توسعه‌دهنده‌ای که از یک وابستگی استفاده می‌کند معمولاً از وابستگی‌های گذرا در کد خود مستقیماً استفاده نمی‌کند، اما مؤلفه‌هایی که توسعه‌دهنده استفاده می‌کند به آن‌ها نیاز دارند.اگر چه این وابستگی‌ها در درخت وابستگی کمتر هستند، اما مستقیماً بر پروژه تأثیر می‌گذارند و باعث می‌شوند مدیریت وابستگی حتی پیچیده‌تر از آنچه که هست شود. در واقع بزرگترین نگرانی این است که مسائل امنیتی و سایر مشکلات آنها مورد توجه قرار نگیرد.

برای توصیف بیشتر، فرض کنید برخی از نرم افزارها مستقیماً به ماژول A و A به ماژول B بستگی دارد، آنگاه پروژه به دلیل خاصیت انتقالی به ماژول B بستگی خواهد داشت. نصب و استفاده از ماژول A مستلزم نصب ماژول B است و هر گونه آسیب پذیری که در ماژول B یافت شود به این معنی است که در ماژول A و خود نرم افزار نیز آسیب پذیری وجود دارد.

مدیریت وابستگی‌های نرم افزار چیست؟

مدیریت وابستگی‌های نرم افزار در حالت کلی شناسایی، پیگیری و افزایش استفاده از اجزای خارجی در برخی از نرم افزارها است. وابستگی‌ها کدهایی خارجی هستند که نرم افزار برای عملکرد به آن نیاز دارد، مانند چارچوب‌ها، ماژول‌ها یا کتابخانه‌ها. وابستگی‌ها اجتناب ناپذیر هستند و بخشی ضروری از توسعه نرم افزار می‌باشند. برنامه‌ها اغلب دارای چندین وابستگی هستند که نیاز به نگهداری نرم افزار اضافی دارند. و مدیریت آنها عوامل زیر را بهبود می‌بخشد:

• کیفیت نرم افزار: مدیریت وابستگی آسیب پذیری‌ها و باگ‌های نرم افزاری را به حداقل می‌رساند. نظارت و حفظ وابستگی‌های سفارشی یا شخص ثالث تضمین می‌کند که نرم افزار از بهترین وابستگی و نسخه ممکن استفاده می‌کند و نرم افزار را قابل اعتماد و ایمن می‌کند.
• کارایی برنامه نویسی: وابستگی‌ها برنامه نویسان را قادر می‌سازد تا از اجزای موجود و آزمایش شده مجددا استفاده کنند که باعث صرفه جویی در زمان و تلاش می‌شود. همچنین، استفاده مداوم از نسخه‌های وابستگی، ادغام کد را ساده می‌کند و رویکرد مشارکتی را برای برنامه‌نویسی ترویج می‌کند.
• قابلیت نگهداری: مدیریت وابستگی سازماندهی کد را ارتقا می‌دهد، که به جلوگیری از تضادها و بهبود قابلیت نگهداری در طولانی مدت کمک می‌کند. با وابستگی‌هایی که به خوبی مدیریت می‌شوند، کشف و رفع اشکالات آسان تر است.

برخی از مسائل کلیدی که مدیریت وابستگی با آنها مقابله می‌کند، تضاد نسخه، مسائل امنیتی و تورم وابستگی است. توسعه دهندگان از ابزارها و شیوه‌های مختلفی برای انجام کارآمد و موفقیت آمیز این وظایف استفاده می‌کنند.

اگر وابستگی‌های نرم افزار به خوبی مدیریت نشوند چه می‌شود؟

اجتناب یا نادیده گرفتن مدیریت وابستگی‌ها بر نرم افزار و فرآیند توسعه تأثیر می‌گذارد. و منجر به چیزی می‌شود که معمولاً به عنوان جهنم وابستگی شناخته می‌شود. هنگامی که یک محیط وابستگی کنترل نشده باشد، منجر به تضاد نسخه، اشکالات، مشکلات عملکرد و عیب یابی بی‌پایان می‌شود. این مسائل به ویژه در پروژه‌ها و پلتفرم‌های بزرگ برجسته است. چند نمونه از موقعیت‌های خاص پلتفرم عبارتند از:

• جهنم DLL در سیستم عامل مایکروسافت ویندوز.
• جهنم RPM در توزیع‌های مبتنی بر RHEL لینوکس.
• تداخل برنامه‌های افزودنی در سیستم‌های Mac OS کلاسیک.
• جهنم JAR در JRE (با ابزارهای ساخت مانند Apache Maven حل شد).

عواقب و نشانه‌های سوء مدیریت وابستگی‌های نرم افزار در ادامه ذکر شده است:

• تضاد نسخه: بخش‌های مختلف کد به نسخه‌های متفاوتی از همان کد بستگی دارد که منجر به تضاد وابستگی و تداخل نسخه می‌شود.
• کارایی نرم افزار: وابستگی‌های مدیریت نشده عملکرد نرم افزار را کاهش داده و منجر به مصرف بیشتر منابع می‌شود. علاوه بر زمان بارگذاری کندتر، آنها اندازه نرم افزار را افزایش می‌دهند که منجر به درختان وابستگی بیش از حد پیچیده و حجیم می‌شود.
• آسیب پذیری‌ها: وابستگی‌های قدیمی، استفاده نشده یا اصلاح نشده اغلب نادیده گرفته می‌شوند. هر گونه آسیب پذیری نیز بر روی نرم افزار منعکس می‌شود و درها را برای نقض داده‌ها باز می‌گذارد. منابع وابستگی ردیابی نشده می‌تواند منجر به سردرگمی وابستگی شود که بدافزار را به جای وابستگی واقعی نصب می‌کند.
• پیچیدگی: هنگامی که روابط وابستگی نامشخص است یا زمانی که وابستگی‌های بیش از حد وجود دارد، اشکال زدایی مشکل ساز می‌شود. چنین محیط‌هایی رفع اشکالات را دشوار و همکاری را غیرممکن می‌کند.

مدیریت وابستگی‌ها به جلوگیری از همه این دام‌ها کمک می‌کند. این مفهوم کمک می‌کند تا اطمینان حاصل شود که نرم افزار قابل اعتماد، کارآمد، ایمن و ساده برای نگهداری است.

چگونه وابستگی‌های نرم افزار را مدیریت کنیم؟

مدیریت وابستگی تضمین می‌کند که نرم‌افزار کارایی بالایی داشته باشد و به‌ ویژه در طولانی‌ مدت به خوبی اجرا شود. اگرچه جزئیات دقیق به پروژه، محیط، نیازمندی‌ها و عوامل دیگر بستگی دارد، برخی از مراحل کلی برای هر وضعیت توسعه نرم افزار اعمال می‌شود. در ادامه مراحل کلیدی برای مدیریت وابستگی‌های نرم افزار آورده شده است.

– شناسایی وابستگی‌ها

قبل از مدیریت وابستگی‌ها، ابتدا باید آنها را شناسایی و دسته بندی کرد. یک ممیزی جامع از فایل‌های پروژه و پایگاه کد سازماندهی کنید و تمام اجزای ممکن را که کد برای ایجاد یک لیست پایه استفاده می‌کند، تعیین کنید. برای ایجاد یک نمای کلی جامع، همه کتابخانه‌ها، ماژول‌ها و چارچوب‌ها، از جمله نام، نسخه و منبع آنها را یادداشت کنید. این لیست باید شامل تمام وابستگی‌های مستقیم و گذرا باشد.

برای کمک به این فرآیند، از ابزارهای نقشه برداری وابستگی خودکار، مدیران بسته و ابزارهای تجزیه و تحلیل ترکیب نرم افزار استفاده کنید. این ابزارها می‌توانند کد را اسکن کنند، درخت های وابستگی را نقشه برداری کنند، اطلاعات نسخه را ارائه دهند و آسیب پذیری‌ها را شناسایی کنند.

– از یک مدیریت پکیج استفاده کنید

یکی از مهم‌ترین مراحل در مدیریت وابستگی، استفاده کارآمد از مدیریت پکیج است. آنها نصب وابستگی را از مخازن رسمی انجام می‌دهند و اجازه می‌دهند نسخه دقیق را در حین نصب ارائه کنند. نمونه‌های معروف عبارتند از PIP برای Python، Yarn یا NPM برای Node.js و Maven برای جاوا. جدا از نصب، مدیریت پکیج به‌روزرسانی‌های وابستگی را نیز مدیریت می‌کنند، که به رفع سریع مشکلات امنیتی و اعمال رفع اشکال کمک می‌کند. با این حال، همیشه در هنگام دانلود و به روزرسانی وابستگی‌ها از مخازن رسمی احتیاط کنید.

– محیط‌های مجازی و فایل‌های قفل ایجاد کنید

محیط‌های مجازی، محیط‌های کد جداگانه و مستقلی هستند که به دستیابی به مجازی سازی برنامه‌ها کمک می‌کنند. محیط‌های مستقل از تعارض وابستگی و تعاملات ناخواسته با سیستم زیربنایی و سایر پروژه‌ها با استفاده از وابستگی‌های مشابه جلوگیری می‌کند. محیط‌های مجازی نیز به سادگی روی سیستم‌های دیگر تکرار می‌شوند، که همکاری و آزمایش را در محیط‌های مختلف بهبود می‌بخشد.

مدیریت پکیج‌ها اغلب فایل‌هایی قفل برای تعیین نسخه‌های دقیق برای هر وابستگی دارند. قفل کردن نسخه‌های وابستگی، نسخه‌های سازگار را تضمین می‌کند و مشکلات یکپارچه‌سازی را به حداقل می‌رساند. توسعه‌دهندگان هنگام ترکیب فایل‌های قفل با محیط‌های مجازی، محیط‌های قابل پیش‌بینی با حداقل تداخل ایجاد می‌کنند..

– از بهترین شیوه‌ها استفاده کنید

مدیریت وابستگی یک فرآیند نگهداری مداوم با فضای ثابت برای بهبود است. هنگام مدیریت وابستگی‌ها از بهترین شیوه‌ها استفاده کنید:

• به طور منظم مرور کنید: بررسی‌های دوره‌ای وابستگی‌های موجود را انجام دهید تا مطمئن شوید که هیچ مؤلفه غیرضروری، قدیمی یا آسیب پذیر وجود ندارد.
• امنیت را حفظ کنید: هنگام انتخاب وابستگی‌ها، وابستگی‌هایی را انتخاب کنید که به طور فعال حفظ می‌شوند و سابقه امنیتی قوی دارند.
• آن را حداقل نگه دارید: استفاده از وابستگی‌های کمتر همچنین به معنای خطرات امنیتی کمتر و کد ساده‌تر است. فقط از وابستگی‌های ضروری استفاده کنید.
• اسناد را حفظ کنید: اسناد را به طور منظم با اطلاعات وابستگی فعلی به روز کنید. برای ساده کردن همکاری و جزئیات پروژه، نام‌ها، نسخه‌ها و منابع را پیگیری کنید.
• ادغام با CI/CD: مدیریت وابستگی را به خط لوله CI/CD اضافه کنید تا این وظایف به طور موثر و ایمن خودکار شود.

نتیجه گیری

هرگز قدرت مدیریت وابستگی کارآمد را دست کم نگیرید. با پیاده سازی مفاهیم ارائه شده در این راهنما و بهترین شیوه‌های ممکن، می‌توانید مطمئن باشید که نرم افزار قابل اعتماد، ایمن و قابل نگهداری دارید. سعی کنید مدیریت وابستگی‌های نرم افزار را از امروز شروع کنید تا بتوانید دست به ساخت نرم افزار با کیفیت بزنید. همچنین این موضوع را بیشتر بررسی کنید و یک رویکرد انعطاف‌پذیر برای مدیریت وابستگی به نام تزریق وابستگی را در بخش مقالات مشاهده کنید.