Översikt över CI/CD-pipelines: Därför bör du känna till dem
Kontinuerlig integration och kontinuerlig leverans (CI/CD) är de gravitationsfält som det moderna DevOps-arbetsflödet kretsar kring. Organisationer som vill bygga kostnadseffektiv och relativt felfri kod i hög hastighet måste omfamna CI/CD-pipelines som en vital arkitektur i sitt programvaruleveranssystem.
Innan pipelines för kontinuerlig integration och kontinuerlig leverans blev populära infördes kodändringar manuellt i produktionssystem genom ad hoc-arbetsflöden, ofta utan standardiserade tester. Som tur är har jag överlevt för att kunna berätta de skräckinjagande historierna från att ha arbetat i programvarutestmiljöer som saknar dessa viktiga processer.
Däremot har jag på nära håll sett hur CI/CD-verktyg och processer tillhandahåller ett effektivt ramverk för att leverera kvalitetsprogramvara snabbt och tillförlitligt.
Continue Reading for Free
Create a free account to finish this article, plus get ongoing access to timely insights and practical resources.
Have an account? Log In
Utifrån min arbetslivserfarenhet ska jag förklara vad som utgör en CI/CD-pipeline, hur den fungerar och varför programvaruutvecklingsteam praktiskt och filosofiskt har anammat den, tillsammans med andra principer som den agila testmetoden.
Vad är en CI/CD-pipeline?
En CI/CD-pipeline är en transparent, automatiserad och tillförlitlig process för programvaruutveckling och -leverans. En CI/CD-leveranspipeline består av två separata komponenter: kontinuerlig integration och kontinuerlig leverans, vilka möjliggör ett agilt DevOps-arbetsflöde.
Båda komponenterna är starkt beroende av automatisering för att minska fel och säkerställa programvaruutveckling av hög kvalitet genom att eliminera krävande manuella processer. I grunden tillhandahåller därför en CI/CD-pipeline en serie steg för automatiserad programvaruleverans.
CI-delen uppmuntrar utvecklare, programmerare och programvaruingenjörer att bygga programvara genom att skriva kod och köra tester ofta. De uppmuntras att regelbundet checka in sina kodändringar och sin nya funktionalitet i små källkodspaket i ett kodbasarkiv.
CD-delen säkerställer däremot att en programvaruorganisation alltid har en distributionsklar programvaruartefakt som redan har kvalitetssäkrats och validerats genom säkerhetskontroller.
De fyra huvudstegen i en CI/CD-pipeline
Källkodssteg
Detta är början på pipelinen. Den utlöses eller initieras när en utvecklare gör en ändring i en kodbas. Vanligtvis sker detta när en utvecklare kör kommandot git push eller git merge för att skicka källkod till kodarkivet i ett versionshanteringssystem.
Byggsteg
Byggsteget är till största delen kompileringssteget. I containerbaserade mikrotjänstsystem som Docker innebär detta att projektets källkod och dess beroenden paketeras i fristående enheter. Dessa kompileras därefter för att bygga en körbar instans av programvaruapplikationen. Det bör dock noteras att kompileringssteget är nödvändigt för språk som Java och C++. Kompilering hoppas däremot över för tolkade språk som Python och JavaScript.
När en programvaruartefakt inte klarar detta steg tyder det ofta på grundläggande, underliggande problem som bristfällig arkitektonisk konfiguration. Detta innebär ofrånkomligen att programvaruarkitekterna och ingenjörerna måste återvända till ritbordet för att åtgärda problemet.
Teststeg
Som namnet antyder är detta pipelinens testfas. Här visar den inbyggda automatiseringen i en CI/CD-pipeline sitt värde genom att spara tid och arbete åt teamet. Olika tester, som röktester, enhetstester och integrationstester, automatiseras och genomförs för att bedöma applikationens giltighet och logik.
Distributionssteg
I distributionssteget släpps den testade, körbara instansen av applikationen till den erforderliga distributionsmiljön. Organisationer upprätthåller vanligtvis flera stagingmiljöer av olika skäl.
Alfa-miljöer används exempelvis för användaracceptanstester för att identifiera fel i applikationen innan den släpps till produktanvändare. Beta är en begränsad lansering till ett fåtal utvalda användare; därefter finns produktionsmiljön för allmänheten. Distributionssteget exemplifieras av behovet av att upprätthålla en acceptabel nivå av kvalitetssäkring.
Vad är kontinuerlig integration (CI)?
CI betyder kontinuerlig integration, medan CD står för kontinuerlig driftsättning. Tillsammans säkerställer de att DevOps-team har en hållbar metod för att generera tillförlitliga programvaruleveranser. Tillsammans förkortar de tidsintervallet mellan idé, konceptutveckling och produktion av användbar programvara.
Dessa två pelare i den moderna programvaruleveranspipelinen är dock varken två sidor av samma mynt eller yin och yang för samma fenomen.
Både kontinuerlig integration och kontinuerlig leverans är tillräckligt nyanserade och olika för att förtjäna en egen individuell behandling och djupgående definition.
Varför behövs CI?
CI:s roll är att tillhandahålla en strömlinjeformad, tillförlitlig och automatiserad process för att skriva, bygga och testa programvaruapplikationer. Som process är CI inriktad på att bygga, testa och sammanfoga källkod till ett projekts kodbas flera gånger om dagen.
CI-processen strävar också efter att tillhandahålla en konsekvent nivå av programvaruproduktivitet. Detta uppnås genom att främja DevOps-metoder som uppmuntrar till automatiserad testning och frekvent sammanfogning av ny kod till ett centralt arkiv.
Utvecklare producerar vanligtvis stora mängder källkod regelbundet, antingen för att bygga ny funktionalitet eller åtgärda buggar i befintliga funktioner. Programmerare arbetar dock sällan isolerat; de ingår i utvecklingsteam där samarbete med andra kodare är avgörande för projektets framgång.
Att låta koden ligga kvar på de lokala datorerna under en längre tid är därför skadligt för resten av teamet. Bland annat kan integrering av ny kod för sent i lanseringscykeln oavsiktligt slå ut annan funktionalitet.
Verktyg för kontinuerlig integration maximerar arbetssättet genom att uppmuntra utvecklare att sammanfoga sina kodändringar till teamets gemensamma arkiv. Helst flera gånger om dagen.
Vad är kontinuerlig leverans (CD)?
Som jag nämnde ovan kommer kontinuerlig leverans efter kontinuerlig integration. Den omfattar de processer och den infrastruktur som stöder förberedelserna av kodändringar för lansering till produktionsmiljön. Det övergripande målet med CD är att säkerställa att en organisation alltid har en byggd, testad, validerad och driftsättningsklar programvaruartefakt i sin pipeline.
CD-infrastrukturen för provisionering och driftsättning strävar efter att tillhandahålla en snabb men hållbar och felfri pipeline för att förbereda och släppa programvarubyggen till produktion. Den strävar också efter att minska den tid som krävs för att utföra säkerhetskontroller och driftsätta programvaruartefakter.
Varför CD?
Precis som kontinuerlig integration är CD-verktyg starkt beroende av automatisering och automatiserade tester för att validera integriteten hos ett programvarubygge innan det driftsätts. Processen gör det också möjligt för programvaruteknikteam att fastställa en kvalitetsnivå för sin kod innan den går i produktion.
Det bör noteras att även om kontinuerlig leverans är en automatiserad process krävs manuell intervention fortfarande i denna fas av pipelinen.
Skillnaden mellan kontinuerlig leverans och kontinuerlig driftsättning
Kontinuerlig leverans och kontinuerlig driftsättning har samma syfte, men genomförandet skiljer sig väsentligt.
- Kontinuerlig driftsättning: Varje kodändring som sammanfogas med kodbasen driftsätts automatiskt i produktion. Det finns ingen godkännandemekanism eller manuell process som fungerar som en försiktighetsåtgärd eller säkerhetsventil. Det är en helt automatiserad process för själva driftsättningen.
- Kontinuerlig leverans är en delvis manuell process, men den gör lanseringsstrategin betydligt mer sannolik att bli säkrare och hållbar.
Varför är en CI/CD-pipeline viktig i DevOps?
För att förstå behovet av och utvecklingen av dagens metoder för programvaruleverans krävs ett historiskt perspektiv. Under de tidiga stadierna av utvecklingen av programvaruapplikationer var vattenfallsmodellen populär.
Denna enkla modell hanterade ett programvaruprojekt genom att dela upp det i sekventiella, linjära faser. Den följde en rigid metodik som inte tillät att faser överlappade varandra – en fas måste slutföras innan nästa kunde påbörjas. Dessutom var varje steg beroende av leveranserna från det föregående steget.
Den övergripande modellen krävde därför en viss uppgiftsspecialisering för att fungera. Denna specialisering tvingade dock programvaruteknik- och testteam att separeras i egna silor, där utvecklare, testare och webbplatsdriftsingenjörer ofta arbetade isolerat.
Vattenfallsmodellen
Vattenfallsmodellen var idealisk under en era då programvaruföretag levererade produkter till konsumenter på förpackade CD-skivor, med offentligt annonserade lanseringsdatum. Modellen är dock illa lämpad för den moderna eran, där snabb produktion av kod värdesätts. Detta gäller särskilt molnbaserad databehandling och de allestädes närvarande programvaru-som-tjänst-modellerna (SaaS), som har höjt slutanvändarnas förväntningar på kontinuerliga programvaruförbättringar och kontinuerlig implementering av funktioner.
Av en mängd olika anledningar har vattenfallsmodellen visat sig vara otillräcklig.
Tillsammans med bästa praxis, såsom den agila metoden, använder moderna DevOps-team CI/CD-pipelines för att leverera högkvalitativ och vältestad programvara med hög hastighet på ett hållbart sätt.
Genom DevOps erbjuder CI/CD ett praktiskt sätt att överbrygga de silor som finns mellan programmerare, driftteam och andra deltagare i processen för programvaruutveckling och -leverans.
Principerna för CI/CD minskar risk och osäkerhet, särskilt i komplexa projekt som behöver vara tillräckligt flexibla för att kunna hantera krav som ändras ofta.
Fördelarna med att implementera en CI/CD-pipeline
Vissa fördelar med en CI/CD-pipeline är uppenbara, till exempel inbyggd automatisering som drastiskt minskar manuella processer som lätt leder till fel. Här är ytterligare några fördelar med CI/CD-pipelines:
- Att göra driftsättningsarbetet så friktionsfritt som möjligt. En CI/CD-pipeline ger IT-operatörer en relativt lättanvänd och enkel process som minskar komplexiteten i att bygga och driftsätta applikationer. Denna förenklade process underlättas i hög grad av den inbyggda automatiseringsfunktionen i CI/CD.
- Att förbättra driftens hastighet. Snabbare produktiteration är möjlig tack vare automatisering och snabbare återkopplingsloopar. Automatisering ger DevOps-tekniker omedelbar information om huruvida ett bygge är genomförbart.
De mindre CI-integrationerna och mindre CD-driftsättningarna förbättrar DevOps-mätetal som Genomsnittlig tid till lösning (MTTR). MTTR mäter den genomsnittliga tid det tar att åtgärda trasiga funktioner och buggar, inklusive att diagnostisera underliggande problem. Den övergripande CI/CD-processen minskar tiden som krävs för att felsöka, testa, bygga och driftsätta en applikation. - Att öka produktiviteten: Huvudprincipen för kontinuerlig integration är att uppmuntra utvecklare att ofta sammanfoga sin kod med organisationens huvudgren. Detta ökar sannolikheten för att alla medlemmar i DevOps-teamet har tillgång till den senaste fungerande koden.
Detta är avgörande eftersom arbete med den senaste versionen av kodbasen skyddar alla från att utgå från föråldrade antaganden om projektet, dess aktuella funktioner och kapacitet. Detta ökar produktiviteten och samarbetet i programvaruprojekt. Det förbättrar i sin tur organisationens totala tid till marknaden för produkter. - Att förkorta lanseringscykeln och samtidigt möjliggöra att programvara släpps vid behov. I vår digitala tidsålder behöver företag vara flexibla för att förbli konkurrenskraftiga genom att snabbt reagera på marknadsförändringar. Tekniskt kunniga kunder efterfrågar i allt högre grad avancerade funktioner som personalisering och banbrytande AI-funktionalitet.
För att hålla jämna steg med förändringarna hjälper CI/CD-pipelines inte bara organisationer att öka hastigheten på programvaruleveranserna för att kunna reagera på marknaden, utan håller också deras programvaruportfölj i ett tillstånd där den alltid kan släppas. - Att kunna prioritera driftsättningar av funktioner. Utöver att underlätta driftens hastighet gör CI/CD-infrastrukturen det möjligt för webbplatsingenjörer att betona de funktioner som behöver driftsättas omedelbart eller prioriteras framför andra.
- Att upptäcka buggar snabbare och åtgärda problem snabbare. Eftersom kodändringar integreras oftare blir det enklare med CI att upptäcka och åtgärda buggar, fel och andra inkompatibiliteter mycket tidigare i programvaruutvecklingsprocessen. Detta är särskilt relevant för buggfixar med hög prioritet för driftsättning, i synnerhet sådana som åtgärdar zero-day-buggar.
- Att minska antalet fel och begränsa riskerna. CI/CD tillhandahåller flera lager av säkerhetsåtgärder och skydd genom hela utvecklingslivscykeln och driftsättningsfaserna. Den samlade effekten av dessa mekanismer för felsäkerhet och intelligent felhantering minskar den riskexponering som programvaruutvecklingsteam möter när de ska producera fungerande kod.
Den inbyggda automatiseringen och automatiserade testningen i CI/CD-pipelinen uppmuntrar till kontinuerlig testning med metoder som enhetstestning, integrationstestning, regressionstestning och så vidare. CI/CD-system skickar dessutom olika aviseringar under byggfasen som varnar IT-chefer och webbplatsingenjörer när något går fel. - Förbättrar kvalitetskontrollen och minimerar risken för mänskliga fel. Automatisering eliminerar behovet av mänsklig inblandning som lätt leder till fel. CI utlöser ett nytt bygge varje gång kodändringar sammanfogas med det centrala kodförrådet. Detta åtföljs vanligtvis av enhets- och integrationstester för att säkerställa att den nya koden är kompatibel med systemet. Denna i stort sett friktionsfria process är en bästa praxis som tillför ett mått av kvalitetskontroll och kvalitetssäkring till systemet.
- Att uppmuntra experimenterande och innovation. DevOps-tankesättet att introducera små koddelar främjar innovation. Detta beror främst på att processen innebär en mycket mindre riskexponering, vilket ger teamen större utrymme att experimentera och förnya. Detta uppmuntrar uppstartsmentaliteten att ”röra sig snabbt och ha sönder saker.”
- Att skapa tillförlitliga lanseringar. Som nämnts ovan innebär driftsättning av frekventa men små programvarupaket mindre risk. Det mindre driftsättningsomfånget är också enklare att hantera, särskilt när det gäller att fastställa om buggar har introducerats i systemet. I de flesta fall kan det vara så enkelt som att identifiera den senaste driftsättningen som utlöste buggen.
Avslutande tankar
Gravitations-DevOps: Kontinuerlig integration (CI) och kontinuerlig leverans (CD) utgör kärnan i modern DevOps och är avgörande för snabb, kostnadseffektiv programvaruleverans med få fel.
Från kaos till ordning: Övergången från ad hoc-baserade, manuella införanden av kodändringar till standardiserade, automatiserade CI/CD-pipelines har revolutionerat programvaruutvecklingens tillförlitlighet och hastighet.
Den automatiserade vägen: CI/CD-pipelines automatiserar programvaruleveransen, från kodändringar i små omgångar och automatiserade tester till att säkerställa en produkt som är redo för driftsättning, vilket minskar fel och ökar effektiviteten.
Framgångens steg: CI/CD-pipelinen består av steg som källkod (initiering av kodändringar), bygg (kompilering och förberedelse), test (validering av logik och funktionalitet) och driftsättning (lansering i miljöer).
Integration möter driftsättning: Kontinuerlig integration (CI) och kontinuerlig driftsättning (CD) ger tillsammans ett produktivt ramverk för DevOps-team och förkortar cykeln från programvarans utformning till produktion.
CI/CD-pipelines är en viktig funktion för modern programvaruutveckling och bidrar till att ta fram programvaruprodukter av hög kvalitet i en snabbföränderlig programvaruindustri.
Om du vill lära dig mer om samtida, banbrytande framsteg inom teknikindustrin kan du prenumerera på nyhetsbrevet från The QA Lead.
