研發(fā)效能認(rèn)證學(xué)員作品：持續(xù)集成與持續(xù)部署：軟件高質(zhì)量的關(guān)鍵丨IDCF
作者：李明君（現(xiàn)就職某金融機(jī)構(gòu)）
研發(fā)效能（DevOps）工程師（中級(jí)）認(rèn)證
在當(dāng)今數(shù)字化時(shí)代，軟件開發(fā)已經(jīng)成為幾乎所有行業(yè)的核心。隨著市場(chǎng)的快速變化和客戶需求的不斷演進(jìn)，軟件開發(fā)團(tuán)隊(duì)必須不斷努力以確保其產(chǎn)品的交付速度和質(zhì)量。在這個(gè)背景下，持續(xù)集成（Continuous Integration，CI）與持續(xù)部署（Continuous delivery，CD）作為一種關(guān)鍵的軟件開發(fā)實(shí)踐，正逐漸嶄露頭角并引領(lǐng)著軟件開發(fā)的未來。
持續(xù)集成與持續(xù)部署是一種通過自動(dòng)化構(gòu)建、測(cè)試和部署流程，以及頻繁的代碼集成，旨在提高軟件開發(fā)團(tuán)隊(duì)的效率和代碼質(zhì)量的實(shí)踐。它不僅僅是一種工具或流程，更是一種文化和團(tuán)隊(duì)協(xié)作方式的體現(xiàn)。通過不斷集成和驗(yàn)證新代碼的變化，持續(xù)集成可以幫助團(tuán)隊(duì)及早發(fā)現(xiàn)和解決問題，降低了軟件開發(fā)過程中的風(fēng)險(xiǎn)。
然而，要成功實(shí)施持續(xù)集成與持續(xù)部署并充分發(fā)揮其潛力，需要深入了解各種實(shí)際操作的方法、最佳實(shí)踐以及未來的發(fā)展趨勢(shì)。本論文旨在探討如何提升持續(xù)集成能力以達(dá)到更高的研發(fā)效能。我們將深入研究關(guān)鍵的持續(xù)集成實(shí)踐，并提供從實(shí)踐角度的詳細(xì)建議，同時(shí)通過實(shí)際經(jīng)驗(yàn)分享，淺述成功的持續(xù)集成實(shí)施是如何改進(jìn)軟件交付過程的。
接下來，我們將主要著眼持續(xù)集成相關(guān)內(nèi)容，輔以持續(xù)部署的部分理念，從版本控制和分支策略、代碼質(zhì)量檢查、自動(dòng)化構(gòu)建和測(cè)試、持續(xù)集成工具、自動(dòng)化部署，以及監(jiān)控和反饋等多個(gè)方面探討持續(xù)集成與持續(xù)部署的關(guān)鍵要素，為讀者提供初步實(shí)踐建議。此外，還將討論未來的發(fā)展趨勢(shì)和挑戰(zhàn)，以幫助大家更好地理解和應(yīng)對(duì)不斷變化的軟件開發(fā)需求。
版本控制和分支策略是變速器
1、主干開發(fā)：對(duì)于較小規(guī)模和快速交付的項(xiàng)目，主干開發(fā)是一種有效的方法。在這種方法中，所有開發(fā)人員都在主分支上工作，有較高的協(xié)同性，團(tuán)隊(duì)成員可以高效地完成相關(guān)功能開發(fā)和集成，再通過特性開關(guān)或特性標(biāo)志來控制新功能的可見性。
2、特性分支開發(fā)：對(duì)于大型項(xiàng)目，通常采用特性分支來隔離不同的開發(fā)工作。每個(gè)特性或任務(wù)都在各自的特性分支上開發(fā)，然后合并到主干分支。這可以在一定程度上減少代碼沖突的出現(xiàn)，但需要謹(jǐn)慎管理分支生命周期，以避免分支膨脹問題。特性分支應(yīng)為短分支，僅保留主干分支為長(zhǎng)分支。
基于主干開發(fā)、特性分支開發(fā)的基本思路，根據(jù)不同項(xiàng)目的特性，需要進(jìn)行定制化的調(diào)整。例如：對(duì)于規(guī)模較大、存在多版本并行或交叉開發(fā)的情況下，可以在特性分支基礎(chǔ)上引入release分支，用于提高集成效率、降低不同版本代碼互相干擾的風(fēng)險(xiǎn)。若要根據(jù)項(xiàng)目的特性，能夠支持靈活的版本控制策略，就需要采用分布式版本控制系統(tǒng)（如：Git）并建立良好的版本控制習(xí)慣。
無論我們選擇或者基于以上的分支策略衍生定制何種分支管理策略，代碼審查都是處置代碼合并請(qǐng)求時(shí)必須保障實(shí)施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以確保新代碼的質(zhì)量和一致性，幫助發(fā)現(xiàn)潛在的問題，并促進(jìn)知識(shí)分享和團(tuán)隊(duì)合作。
高效、精準(zhǔn)的代碼質(zhì)量檢查是方向盤
1、選擇適合的靜態(tài)代碼分析工具。選擇適合項(xiàng)目的靜態(tài)代碼分析工具，如：SonarQube、ESLint、Checkstyle等。配置工具以根據(jù)項(xiàng)目的編碼標(biāo)準(zhǔn)和最佳實(shí)踐進(jìn)行代碼檢查。
2、將代碼檢查融入持續(xù)集成流水線。在持續(xù)集成流水線中，集成代碼質(zhì)量檢查，并確保每次提交都會(huì)觸發(fā)代碼檢查作業(yè)，并生成報(bào)告，以便開發(fā)人員能夠及時(shí)查看代碼質(zhì)量和問題，將問題修復(fù)工作前置在測(cè)試工作開展前。
3、引入自動(dòng)化代碼審查工具。需要實(shí)施自動(dòng)化代碼審查流程，團(tuán)隊(duì)成員通過GitHub、GitLab和Bitbucket等工具提供的內(nèi)置代碼審查功能，可以查看彼此的代碼并提供反饋。善用相關(guān)工具，可以提高代碼審查的效能。
自動(dòng)化構(gòu)建和測(cè)試是持續(xù)集成的底盤
自動(dòng)化構(gòu)建和測(cè)試就像汽車的底盤一樣，越牢靠就越安全，行駛起來也就越有底氣。他們是在版本控制和分支管理的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，如在Push Request（PR）、Merge Request（MR）時(shí)，適時(shí)引入并觸發(fā)集成了自動(dòng)化構(gòu)建和自動(dòng)化測(cè)試的流水線，將大大提升集成效率，為持續(xù)集成提供了保障。夯實(shí)自動(dòng)化構(gòu)建和測(cè)試工作，這一環(huán)節(jié)主要包含以下幾個(gè)要點(diǎn)。
1、根據(jù)項(xiàng)目的要求選擇適當(dāng)?shù)臉?gòu)建工具。例如，Java項(xiàng)目通常使用Maven或Gradle等工具，而前端項(xiàng)目可能使用Webpack或Parcel等工具。確保構(gòu)建工具能夠滿足項(xiàng)目的需求，并支持自動(dòng)化構(gòu)建流程。
2、配置構(gòu)建腳本。編寫構(gòu)建腳本，定義構(gòu)建過程中的各個(gè)階段。這包括依賴項(xiàng)解析、編譯、資源復(fù)制、打包等操作。確保腳本能夠一鍵執(zhí)行，以便構(gòu)建可以輕松地集成到持續(xù)集成作業(yè)流中。
3、編寫自動(dòng)化測(cè)試用例。為代碼編寫自動(dòng)化測(cè)試用例，覆蓋各個(gè)方面的功能和邊緣情況。使用測(cè)試框架如JUnit、Pytest、Selenium等來運(yùn)行這些測(cè)試。確保測(cè)試用例足夠全面，全量及增量代碼覆蓋率要足夠高，并且可以在每次構(gòu)建中配置在流水線中觸發(fā)運(yùn)行。
4、持續(xù)監(jiān)控構(gòu)建和自動(dòng)化測(cè)試的度量指標(biāo)。在持續(xù)集成服務(wù)器上設(shè)置構(gòu)建和測(cè)試作業(yè)，并定期監(jiān)控構(gòu)建狀態(tài)和測(cè)試結(jié)果。如果構(gòu)建失敗或自動(dòng)化測(cè)試不通過，應(yīng)及時(shí)采取行動(dòng)，修復(fù)問題。
5、集成代碼質(zhì)量工具。將靜態(tài)代碼分析工具（如SonarQube、ESLint、PMD等）集成到構(gòu)建流程中，以進(jìn)行代碼質(zhì)量檢查。根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況預(yù)定義規(guī)則，隨持續(xù)集成流水線自動(dòng)掃描代碼并生成報(bào)告，流水線也可通過采集報(bào)告的度量結(jié)果，設(shè)置質(zhì)量門禁，將不符合質(zhì)量門禁要求的執(zhí)行計(jì)劃進(jìn)行終止和統(tǒng)計(jì)，以幫助團(tuán)隊(duì)識(shí)別潛在的問題，如：代碼質(zhì)量不佳、潛在的性能瓶頸等。
6、定期集成和構(gòu)建。建立定期集成和構(gòu)建的時(shí)間表。例如，每天或每周至少進(jìn)行一次集成和構(gòu)建。這有助于確保代碼的連續(xù)集成，減少代碼沖突的機(jī)會(huì)。
7、自動(dòng)化合并和沖突解決。使用自動(dòng)化工具來幫助合并代碼和解決沖突。當(dāng)多個(gè)開發(fā)人員同時(shí)修改同一文件時(shí)，自動(dòng)合并工具可以幫助自動(dòng)解決沖突或提供沖突解決建議。
合適的持續(xù)集成工具和有效的流水線是潤(rùn)滑油
1、根據(jù)項(xiàng)目的要求選擇適合的持續(xù)集成工具。例如，Jenkins是一個(gè)強(qiáng)大的開源工具，適用于各種不同類型的項(xiàng)目。云基礎(chǔ)的解決方案如Travis CI和CircleCI也提供了方便的托管服務(wù)。
2、構(gòu)建代理與并行化。對(duì)于大型項(xiàng)目，使用構(gòu)建代理和并行構(gòu)建來加速構(gòu)建和測(cè)試過程，允許同時(shí)處理多個(gè)構(gòu)建作業(yè)，以節(jié)省時(shí)間提高效能。此外，配置構(gòu)建代理可以根據(jù)負(fù)載自動(dòng)擴(kuò)展，以適應(yīng)不同的負(fù)載需求。
3、自定義構(gòu)建作業(yè)流。根據(jù)項(xiàng)目需求和工作流程定制構(gòu)建作業(yè)。這可能涉及到多個(gè)構(gòu)建階段，例如：拉取代碼、構(gòu)建、單元測(cè)試、靜態(tài)代碼掃描、其他自動(dòng)化測(cè)試、合規(guī)制品自動(dòng)晉級(jí)等。構(gòu)建作業(yè)應(yīng)該清晰地反映出實(shí)際的開發(fā)流程，來確保所有關(guān)鍵、必要的步驟都執(zhí)行到位。
4、安全性和權(quán)限控制。確保持續(xù)集成服務(wù)器的安全性。限制訪問權(quán)限，以防止未經(jīng)授權(quán)的人員更改構(gòu)建配置或訪問敏感信息。此外，考慮使用憑證管理系統(tǒng)來存儲(chǔ)和管理敏感憑證，如部署密鑰和API令牌。
5、日志和度量報(bào)告：建立全面的日志和度量報(bào)告系統(tǒng)，以便監(jiān)控和跟蹤構(gòu)建和測(cè)試結(jié)果。度量報(bào)告應(yīng)該至少包括：構(gòu)建成功率、構(gòu)建時(shí)長(zhǎng)、測(cè)試覆蓋率、構(gòu)建頻率、問題平均修復(fù)時(shí)間、自動(dòng)化測(cè)試執(zhí)行時(shí)間等，并且應(yīng)該易于團(tuán)隊(duì)成員查看，以便所有團(tuán)隊(duì)成員能夠快速識(shí)別問題。
6、自動(dòng)化部署集成：將持續(xù)集成與持續(xù)交付流程集成起來。一旦代碼通過了構(gòu)建和測(cè)試，并完成了制品自動(dòng)晉級(jí)，就應(yīng)該具備可以自動(dòng)部署到測(cè)試環(huán)境或生產(chǎn)環(huán)境的能力。以達(dá)到加速交付，并減少人工干預(yù)。
自動(dòng)化部署是持續(xù)交付的發(fā)動(dòng)機(jī)
1、優(yōu)化環(huán)境配置管理。善用Docker等技術(shù)來管理應(yīng)用程序的環(huán)境配置。將應(yīng)用程序和其依賴項(xiàng)打包成容器，以確保在不同環(huán)境中的一致性。
2、完善自動(dòng)化部署流水線。創(chuàng)建自動(dòng)化的部署流水線，使用工具如Jenkins Pipeline或GitLab CI/CD來定義和執(zhí)行部署流程，將構(gòu)建的可執(zhí)行文件或容器鏡像自動(dòng)部署到不同的環(huán)境，包括：開發(fā)、測(cè)試、準(zhǔn)生產(chǎn)和生產(chǎn)環(huán)境。
3、加入自動(dòng)回滾機(jī)制。部署作業(yè)流需要實(shí)施自動(dòng)回滾機(jī)制，以應(yīng)對(duì)部署過程中發(fā)現(xiàn)的特殊的問題。如果新版本出現(xiàn)了重大問題，系統(tǒng)應(yīng)該能夠自動(dòng)回滾到之前的穩(wěn)定版本，以降低對(duì)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的影響。
監(jiān)控、度量和反饋是項(xiàng)目質(zhì)量的儀表盤
1、接入應(yīng)用性能監(jiān)控?？梢栽陂_發(fā)、測(cè)試及生產(chǎn)環(huán)境引入相關(guān)監(jiān)控工具，如：Skywalking、Prometheus、Grafana、New Relic等，來監(jiān)控應(yīng)用程序的性能指標(biāo)，根據(jù)運(yùn)營(yíng)關(guān)注點(diǎn)，個(gè)性化定義關(guān)鍵性能指標(biāo)，并設(shè)置閾值，如：交易響應(yīng)時(shí)間、交易成功率、錯(cuò)誤率等。
2、搭建持續(xù)集成、持續(xù)發(fā)布儀表板。為CI/CD流水線的執(zhí)行創(chuàng)建儀表板，顯示構(gòu)建、自動(dòng)化測(cè)試、自動(dòng)化部署的狀態(tài)和歷史。這使得團(tuán)隊(duì)能夠直觀、及時(shí)、準(zhǔn)確地查看構(gòu)建和部署工作的健康狀況。
3、開啟自動(dòng)化通知和報(bào)警。針對(duì)CI/CD流水線的執(zhí)行及應(yīng)用運(yùn)行情況，配置自動(dòng)化通知和報(bào)警機(jī)制，以便團(tuán)隊(duì)在構(gòu)建失敗、測(cè)試不通過、部署異常、生產(chǎn)運(yùn)行異常時(shí)，通過電子郵件、Slack通知、短信等方式及時(shí)收到通知。
展望未來
機(jī)會(huì)1：更廣泛更深入的自動(dòng)化。持續(xù)集成將繼續(xù)朝著更高度的自動(dòng)化發(fā)展。這可能包括更智能的構(gòu)建和測(cè)試工具，能夠自動(dòng)識(shí)別和修復(fù)問題，以及更智能的自動(dòng)化決策引擎，可以基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化。
機(jī)會(huì)2：高度的云原生和容器化。隨著云原生和容器化技術(shù)的普及，持續(xù)集成將更加與這些技術(shù)整合。容器化可以使應(yīng)用程序更易于部署和擴(kuò)展，而云原生技術(shù)可以支持更靈活的基礎(chǔ)設(shè)施。
機(jī)會(huì)3：更關(guān)注安全性檢查的集成。安全性將繼續(xù)是一個(gè)關(guān)鍵問題。未來的持續(xù)集成流程將更緊密地集成安全性測(cè)試和漏洞掃描，以幫助團(tuán)隊(duì)及早發(fā)現(xiàn)和修復(fù)安全漏洞。
機(jī)會(huì)4：AI和自動(dòng)化測(cè)試的能力加持。人工智能工具的引入將大大提升和改進(jìn)自動(dòng)化測(cè)試工具的能力，包括：智能的測(cè)試用例生成、異常檢測(cè)和性能分析。
機(jī)會(huì)5：更高效的持續(xù)交付集成。持續(xù)集成和持續(xù)交付將進(jìn)一步深度集成，形成一體化的DevOps流程，以實(shí)現(xiàn)更快速的交付和反饋循環(huán)。
然而，未來也可能會(huì)面臨以下3點(diǎn)挑戰(zhàn)。
挑戰(zhàn)1：復(fù)雜性增加：隨著項(xiàng)目的復(fù)雜性增加，持續(xù)集成流程可能變得更加復(fù)雜。團(tuán)隊(duì)需要找到甚至創(chuàng)造個(gè)性化的方法，來“因地制宜”地管理和維護(hù)大規(guī)模的構(gòu)建和測(cè)試流程。
挑戰(zhàn)2：安全性威脅：持續(xù)集成流程本身可能成為潛在的安全性威脅目標(biāo)。因此，保護(hù)持續(xù)集成環(huán)境的安全將成為一個(gè)重要的挑戰(zhàn)。
挑戰(zhàn)3：文化和組織變革：持續(xù)集成不僅涉及工具和流程的改變，還需要文化和組織的變革。一些團(tuán)隊(duì)可能面臨內(nèi)部抵制和適應(yīng)新實(shí)踐的挑戰(zhàn)，甚至?xí)谐杀驹黾拥娘L(fēng)險(xiǎn)，如何破除這些隔閡和抵制是我們?cè)谶M(jìn)行項(xiàng)目管理時(shí)必須要攻克的難題。
總結(jié)
這不僅僅是一種技術(shù)實(shí)踐，更是一種文化和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的方式。它鼓勵(lì)不同規(guī)模的開發(fā)團(tuán)隊(duì)積極參與、頻繁交流，并確保每次代碼提交都是高質(zhì)量和可靠的。在未來，持續(xù)集成與持續(xù)部署的理念和相關(guān)工具必將繼續(xù)發(fā)展，以適應(yīng)新的技術(shù)和需求，使之擁有更具競(jìng)爭(zhēng)力。
