Panoramica sul Pipeline CI/CD: Perché Dovresti Conoscerlo
L'integrazione continua e la consegna continua (CI/CD) sono i campi gravitazionali attorno ai quali ruota il flusso di lavoro DevOps moderno. Le organizzazioni che desiderano sviluppare codice conveniente, relativamente privo di bug e ad alta velocità devono adottare le pipeline CI/CD come architettura fondamentale del proprio sistema di distribuzione del software.
Prima che le pipeline di integrazione continua e consegna continua diventassero popolari, le modifiche al codice venivano introdotte manualmente nei sistemi di produzione tramite workflow ad hoc, spesso senza test standardizzati. Fortunatamente, ho vissuto per raccontare i racconti travagliati di chi lavora in ambienti di test software privi di questi processi vitali.
Al contrario, ho visto in prima persona come gli strumenti e i processi CI/CD offrano un quadro efficace per la consegna di software di qualità in modo rapido e affidabile.
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Attraverso la mia esperienza lavorativa, spiegherò cosa costituisce una pipeline CI/CD, come funziona e perché i team di ingegneria del software l’hanno adottata quasi obbligatoriamente e filosoficamente, insieme ad altri principi come il metodo di testing Agile.
Cos'è una pipeline CI/CD?
Una pipeline CI/CD è un processo di sviluppo e distribuzione del software trasparente, automatizzato e affidabile. Una pipeline di consegna CI/CD si compone di due elementi distinti: integrazione continua e consegna continua, che facilitano un flusso di lavoro DevOps agile.
Entrambi gli elementi si affidano fortemente all'automazione per ridurre gli errori e garantire un'elevata qualità ingegneristica del software eliminando processi manuali estenuanti. Fondamentalmente, una pipeline CI/CD offre una serie di passaggi per la consegna automatizzata del software.
La parte CI incoraggia sviluppatori, programmatori e ingegneri software a creare software scrivendo codice ed eseguendo test frequentemente. Vengono stimolati a integrare regolarmente le modifiche al codice e le nuove funzionalità in piccoli batch di codice sorgente in un repository della codebase.
La parte CD, invece, garantisce che un'organizzazione software abbia sempre un artefatto pronto per il deploy, già testato e validato dai controlli di sicurezza.
Le quattro fasi principali di una pipeline CI/CD
Fase Sorgente
Questa è la fase iniziale della pipeline. Viene avviata o innescata quando uno sviluppatore effettua una modifica alla codebase. Tipicamente, questo avviene quando lo sviluppatore esegue un comando git push o git merge per inviare il codice sorgente nel repository di un sistema di controllo versione.
Fase Build
La fase di build corrisponde principalmente alla fase di compilazione. Nei sistemi containerizzati basati su microservizi come Docker, ciò implica il pacchettizzare il codice sorgente del progetto e le sue dipendenze in unità autosufficienti. Successivamente, queste vengono compilate per costruire un’istanza eseguibile dell’applicazione software. Tuttavia, va notato che il passaggio della compilazione è necessario per linguaggi come Java e C++. Ma la compilazione viene saltata per i linguaggi interpretati come Python e JavaScript.
Quando un artefatto software non supera questa fase, spesso significa che ci sono problemi di fondo come una configurazione architetturale scadente. Questo implica inevitabilmente che architetti e ingegneri software debbano rivedere dalle basi per risolvere la problematica.
Fase Test
Come suggerisce il nome, questa è la fase di testing della pipeline. Qui, l’automazione integrata di una pipeline CI/CD dimostra tutto il suo valore, risparmiando al team tempo e fatica. Diversi test come gli smoke test, i test unitari e i test di integrazione vengono automatizzati ed eseguiti per valutare la validità e la logica dell’applicazione.
Fase Deploy
Nella fase di deploy, l’istanza testata ed eseguibile dell’applicazione viene rilasciata nell’ambiente di distribuzione previsto. Le organizzazioni mantengono tipicamente diversi ambienti di staging per vari motivi.
Ad esempio, gli ambienti alpha servono per il testing di accettazione utente e per identificare bug nell’applicazione prima che venga distribuita agli utenti finali. La fase beta è un rilascio limitato a pochi utenti selezionati; infine esiste l’ambiente di produzione per il pubblico generale. La fase di deploy si caratterizza per la necessità di mantenere un livello accettabile di assicurazione della qualità.
Cos'è l'integrazione continua (CI)?
CI significa integrazione continua, mentre CD sta per continuous deployment. Insieme assicurano che i team DevOps abbiano un metodo sostenibile per generare release software affidabili. Uniti, riducono il ciclo di tempo tra concezione, ideazione e produzione di software utilizzabile.
Tuttavia, questi due pilastri della pipeline di consegna moderna non sono due facce della stessa medaglia, né lo yin e yang dello stesso fenomeno.
Sia l’integrazione continua che la consegna continua sono sufficientemente sfumate e diverse da meritare una propria trattazione e una definizione approfondita.
Perché è necessaria la CI?
Il ruolo dell'integrazione continua (CI) è fornire un processo semplificato, affidabile e automatizzato per scrivere, compilare e testare applicazioni software. Come processo, la CI è orientata alla costruzione, al test e all'integrazione del codice sorgente nella codebase di un progetto più volte al giorno.
Il processo CI mira anche a garantire un livello costante di produttività del software. Lo fa promuovendo pratiche DevOps che incentivano il testing automatizzato e l'integrazione frequente di nuovo codice in un repository centrale.
Gli sviluppatori in genere producono regolarmente grandi quantità di codice sorgente, sia per creare nuove funzionalità sia per correggere bug in quelle esistenti. Tuttavia, i programmatori raramente lavorano in isolamento; operano in team di sviluppo dove la collaborazione con altri sviluppatori è fondamentale per il successo del progetto.
Quindi, lasciare il proprio codice sui computer locali per un periodo prolungato è dannoso per il resto del team. Tra le altre ragioni, integrare nuovo codice troppo tardi nel ciclo di rilascio potrebbe inavvertitamente compromettere altre funzionalità.
Gli strumenti di integrazione continua massimizzano la pratica di incoraggiare gli sviluppatori a integrare le loro modifiche al codice nel repository condiviso del team, preferibilmente più volte al giorno.
Che cos'è la Continuous Delivery (CD)?
Come menzionato sopra, la continuous delivery segue l'integrazione continua. Comprende i processi e l'infrastruttura che supportano la preparazione delle modifiche al codice per il rilascio nell'ambiente di produzione. L'obiettivo principale della CD è garantire che un'organizzazione abbia sempre nel proprio pipeline un artefatto software costruito, testato, validato e pronto per il deployment.
L'infrastruttura di CD per il provisioning e il deployment mira a offrire una pipeline rapida ma sostenibile e priva di errori per la preparazione e il rilascio di build software in produzione. Mira inoltre a ridurre il tempo necessario per effettuare i controlli di sicurezza e distribuire gli artefatti software.
Perché la CD?
Proprio come per l'integrazione continua, gli strumenti CD si basano molto sull'automazione e sui test automatici per validare l'integrità di una build software prima che venga distribuita. Il processo consente inoltre ai team di ingegneria del software di stabilire una baseline qualitativa per il proprio codice prima della produzione.
È importante sottolineare che, sebbene la continuous delivery sia un processo automatizzato, in questa fase del pipeline è ancora necessaria un'intervento manuale.
Differenza tra Continuous Delivery e Continuous Deployment
Sia la continuous delivery che il deployment hanno lo stesso scopo, ma presentano una differenza significativa nell'esecuzione.
- Continuous deployment: Ogni modifica al codice integrata nella codebase viene automaticamente distribuita in produzione. Non esiste alcun meccanismo di approvazione o processo manuale a fungere da valvola di sicurezza. Si tratta di un processo completamente automatizzato per la distribuzione effettiva.
- Continuous delivery è un processo solo parzialmente manuale, ma rende la strategia di rilascio molto più sicura e sostenibile.
Perché una pipeline CI/CD è importante nei DevOps?
Per comprendere la necessità e l'evoluzione dei metodi di delivery software attuali, è utile un po' di prospettiva storica. Durante le prime fasi dello sviluppo delle applicazioni software, era diffuso il modello a cascata.
Questo modello affrontava un progetto software suddividendolo in fasi sequenziali e lineari. Seguiva una metodologia rigida che non permetteva la sovrapposizione delle fasi: una fase doveva essere completata prima che la successiva potesse avere inizio. Inoltre, ogni fase dipendeva dai deliverable di quella precedente.
Di conseguenza, il modello complessivo richiedeva una certa specializzazione dei compiti. Tuttavia, questa specializzazione costringeva l'ingegneria del software e i team di test a essere segregati in silos, con sviluppatori, tester e site reliability engineer spesso isolati gli uni dagli altri.
Il Modello a Cascata
Il modello a cascata era ideale per un'epoca in cui le aziende di software spedivano prodotti ai consumatori tramite CD in confezione, annunciando pubblicamente le date di lancio. Tuttavia, questo modello è inadatto all'era moderna, che valorizza la produzione di codice ad alta velocità. È particolarmente vero con il cloud computing e i modelli software-as-a-service (SaaS) sempre più diffusi, che hanno innalzato le aspettative degli utenti finali per un miglioramento continuo del software e l'implementazione continua di nuove funzionalità.
Per una miriade di ragioni, il modello a cascata si è rivelato insufficiente.
Insieme alle migliori pratiche come la metodologia agile, i moderni team DevOps integrano pipeline CI/CD per fornire software di alta qualità, ben testato e con alta velocità in modo sostenibile.
Attraverso DevOps, CI/CD offre un mezzo pratico per colmare le barriere tra programmatori, team operativi e altri partecipanti nel processo di sviluppo e distribuzione del software.
I principi di CI/CD riducono il rischio e l’incertezza, soprattutto con progetti complessi che devono essere abbastanza agili da adattarsi a requisiti in costante cambiamento.
I vantaggi dell'implementazione di una pipeline CI/CD
Alcuni vantaggi di una pipeline CI/CD sono evidenti, come l'automazione incorporata per ridurre drasticamente i processi manuali soggetti a errore. Ecco alcuni altri benefici delle pipeline CI/CD:
- Fornire operazioni di distribuzione con il minimo attrito possibile. La pipeline CI/CD offre agli operatori IT un processo relativamente facile da usare e semplice, riducendo la complessità della creazione e distribuzione delle applicazioni. Questo processo semplificato è enormemente agevolato dalla funzionalità di automazione incorporata nella pipeline CI/CD.
- Migliorare la velocità delle operazioni. Iterazioni di prodotto più rapide sono possibili grazie all’automazione e a cicli di feedback più rapidi. L’automazione fornisce ai tecnici DevOps informazioni immediate sulla validità di una build.
Le integrazioni CI più piccole e le distribuzioni CD più contenute migliorano le metriche DevOps come il Mean Time To Resolve (MTTR). Il MTTR misura il tempo medio necessario per risolvere funzionalità e bug difettosi, inclusa la diagnosi dei problemi alla base. Il processo CI/CD complessivo riduce il tempo richiesto per diagnosticare, testare, creare e distribuire un'applicazione. - Incrementare la produttività: Il principio fondamentale dell’integrazione continua è incoraggiare gli sviluppatori a fondere frequentemente il proprio codice nel ramo principale dell’organizzazione. Questo aumenta la probabilità che tutti i membri del team DevOps abbiano a disposizione l’ultima versione funzionante del codice.
Ciò è cruciale poiché lavorare sull’iterazione più recente del codice protegge tutti dal basarsi su ipotesi obsolete riguardanti il progetto, le sue funzionalità attuali e le capacità disponibili. Questo aumenta la produttività e la collaborazione nei progetti software. Di conseguenza, migliora il time-to-market complessivo dei prodotti di un’organizzazione. - Accorciare il ciclo di rilascio e offrire la possibilità di distribuire software su richiesta. Nell’era digitale, le aziende hanno bisogno di agilità per restare competitive reagendo velocemente ai cambiamenti del mercato. I clienti tecnologicamente evoluti richiedono sempre più spesso funzionalità sofisticate come la personalizzazione e funzionalità IA all’avanguardia.
Per stare al passo con i tempi, le pipeline CI/CD aiutano le organizzazioni non solo ad aumentare la velocità di consegna del software per rispondere rapidamente al mercato, ma anche a mantenere il proprio portafoglio software sempre in uno stato pronto per il rilascio. - Avere la possibilità di dare priorità ai rilasci delle funzionalità. Oltre a facilitare la velocità delle operazioni, l’infrastruttura CI/CD consente agli ingegneri di sito di enfatizzare le funzionalità che devono essere distribuite subito o che vanno privilegiate rispetto ad altre.
- Individuare i bug più rapidamente e risolvere i problemi in modo più veloce. Poiché le modifiche al codice vengono integrate con maggiore frequenza, CI semplifica l’individuazione e la correzione di bug, errori e altre incompatibilità molto prima nel processo di sviluppo software. Questo è particolarmente rilevante per la correzione di bug con alta priorità di rilascio, soprattutto quelli che risolvono vulnerabilità zero-day.
- Ridurre i fallimenti e mitigare il rischio. CI/CD fornisce vari livelli di protezione e salvaguardia durante tutto il ciclo di sviluppo e nelle fasi di deployment. L’effetto cumulativo di questi meccanismi fail-safe e fail-smart riduce l’esposizione al rischio affrontata dai team di sviluppo software per produrre codice affidabile.
L’automazione incorporata e i test automatizzati nelle pipeline CI/CD favoriscono il testing continuo con procedure come unit test, test di integrazione, regression testing e così via. Inoltre, i sistemi CI/CD emettono varie notifiche in fase di build per avvisare i responsabili IT e gli ingegneri di sito se qualcosa va storto. - Migliora il controllo qualità e riduce le opportunità di errore umano. L’automazione elimina la necessità di interventi umani soggetti a errore. CI attiva una nuova build ogni volta che le modifiche al codice vengono integrate nel repository centrale. Questo avviene solitamente insieme a unit test e test di integrazione per assicurarsi che il nuovo codice sia compatibile con il sistema. Questo processo, quasi privo di attriti, è una best practice che introduce una misura di controllo qualità e garanzia nel sistema.
- Incoraggiare sperimentazione e innovazione. La mentalità DevOps di introdurre piccoli blocchi di codice favorisce l’innovazione. Principalmente perché il processo comporta un’esposizione al rischio molto inferiore, i team hanno più libertà di sperimentare e innovare. Questo incoraggia l’etica delle startup a “muoversi rapidamente e rompere le cose.”
- Creare rilasci affidabili. Come evidenziato sopra, il rilascio frequente ma in piccoli blocchi di software comporta meno rischi. L’impronta di deployment più limitata è anche più facile da gestire, soprattutto per individuare la presenza di bug nel sistema. Nella maggior parte dei casi, può essere semplice come identificare il deployment più recente che ha introdotto il bug.
Considerazioni finali
DevOps Gravitazionale: Integrazione continua (CI) e distribuzione continua (CD) sono il nucleo del DevOps moderno, essenziali per una consegna software rapida, economica e con pochi bug.
Dal Caos all'Ordine: Passare da introduzioni di modifiche di codice ad hoc e manuali a pipeline CI/CD standardizzate e automatizzate ha rivoluzionato l'affidabilità e la velocità dello sviluppo software.
Il Percorso Automatizzato: I pipeline CI/CD automatizzano la consegna del software, dalle modifiche di codice in piccoli lotti e dai test automatizzati fino a garantire un prodotto pronto al rilascio, riducendo errori ed aumentando l'efficienza.
Le Fasi del Successo: La pipeline CI/CD comprende fasi come sorgente (inizio delle modifiche di codice), build (compilazione e preparazione), test (validazione della logica e funzionalità) e deploy (rilascio negli ambienti).
Integrazione incontra Deploy: Integrazione continua (CI) e deploy continuo (CD) insieme offrono un quadro produttivo per i team DevOps, accorciando il ciclo dalla concezione software alla produzione.
Le pipeline CI/CD sono una caratteristica essenziale per lo sviluppo software moderno e aiutano a produrre prodotti software di alta qualità in un settore in rapida evoluzione.
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