Die Etablierung eines CI/CD-Workflows für die Softwareentwicklung erfreut sich wachsender Beliebtheit. Die Skalierung und Optimierung von CI/CD stellt jedoch eine erhebliche Herausforderung dar.
Wir werden uns heute mit dieser Herausforderung auseinandersetzen und detailliert untersuchen, wie CI/CD effektiv skaliert und optimiert werden kann. Bleiben Sie dran!
Heutzutage findet Softwareentwicklung meist in Teams statt, die aus mehreren Entwicklern bestehen. Jeder Einzelne oder jedes Team hat seine eigene Rolle im Projekt und treibt seinen jeweiligen Teil voran.
Am Ende des Projekts stehen wir dann vor der Aufgabe, viele Codefragmente zu kompilieren. Je nach Arbeitsweise der Beteiligten kann viel Zeit mit der Verwaltung dieser Integration verloren gehen.
CI/CD, also Continuous Integration und Continuous Delivery/Deployment, bieten eine Lösung für dieses Problem und gewährleisten, dass Aktualisierungen ohne unnötige Verzögerungen oder Konflikte veröffentlicht werden. Lassen Sie uns diesen Prozess genauer betrachten.
Kontinuierliche Integration
CI, Continuous Integration, fasst Prozesse zusammen, die darauf abzielen, Codeänderungen und Ergänzungen kontinuierlich in einen gemeinsamen Projektzweig zu integrieren. Dadurch wird der Code in Echtzeit getestet und Verbesserungen sowie Änderungen vorgenommen. Ziel ist es, jedes Element durch das Erstellen von Tests zu prüfen.
Durch diese fortlaufende Maßnahme wird vermieden, dass am Ende alles in einem Block überprüft und zu viele Elemente gleichzeitig bearbeitet werden müssen. Die Durchführung von Unit-Tests ist daher sehr nützlich, um dies zu gewährleisten. So können Fehler leichter erkannt werden, da sichergestellt wird, dass der Code korrekt kompiliert wird und keine Regressionen verursacht.
Kontinuierliche Auslieferung
Continuous Delivery (CD) vereint Continuous Integration und Tests, die in Containern gebündelt und für die Produktion vorbereitet werden. Das bedeutet, dass diese Codes und Tests gesammelt und durch Automatisierung in die Produktion überführt werden.
Obwohl menschliches Eingreifen erforderlich sein kann, wird der Prozess automatisiert, indem alles, was durchgeführt wurde, auf integrierte und vollständige Weise „veröffentlicht“ wird. Konkret bedeutet dies, dass unsere Anwendung durch Continuous Delivery so entwickelt wird, dass sie jederzeit produktionsbereit ist.
Kontinuierliche Bereitstellung
Obwohl die Konzepte von Continuous Delivery und Continuous Deployment ähnlich sind, gibt es doch Unterschiede. Während das Ziel dasselbe ist, nämlich die Bereitstellung der Anwendung in der Produktion, unterscheiden sich die Mittel, um dieses Ziel zu erreichen. Der entscheidende Unterschied zwischen Continuous Delivery und Continuous Deployment liegt im Release.
Continuous Deployment ermöglicht die direkte Bereitstellung jeder Änderung, die die verschiedenen Phasen unserer Pipeline durchläuft. Bei Continuous Delivery ist hingegen ein menschlicher Validierungsschritt erforderlich, bevor die Bereitstellung erfolgen kann.
Skalierung von CI/CD
Wenn die Anzahl der Microservices zunimmt, wird die Skalierung von CI/CD nahezu unvermeidlich. Die steigende Anzahl von Microservices führt dazu, dass mehrere Pipelines mit einem einzigen Git-Repository verbunden sind, was die Last auf den CI-Server erhöht und die Leistung beeinträchtigt.
Um CI/CD zu skalieren, ist es wichtig, eine standardisierte und automatisierte Entwicklungspipeline für alle Teams zu schaffen und von dort aus die Qualität der einzelnen Entwicklerbeiträge und Teamleistungen zu gewährleisten. Dies vereinfacht auch die Verwaltung der Pipeline.
Die Skalierung kann erreicht werden, indem ein CI-Prozess definiert wird, der Komponententests durchführt und die Qualität des gelieferten Codes validiert.
Darauf folgt ein CD-Prozess zum Erstellen der Images und deren kontinuierlicher Bereitstellung in den verschiedenen Umgebungen, sowie schließlich ein Prozess zum Erstellen der Images und deren Bereitstellung in der Produktionsumgebung.
Schritte zur Skalierung von CI/CD
Der erste Schritt besteht darin, die Pipeline in Abstimmung mit den Architekten und unter Einbeziehung der Teamleiter zu gestalten. Darauf folgt die Abbildung der Git-Branches auf die Umgebungen (develop -> Entwicklung und master -> [Homologation und Produktion]). Anschließend wird der CI-Job bei jedem Pull-Request und der CD-Job bei jeder Änderung der zugeordneten Branches ausgelöst.
Sowohl für CI als auch für CD kann ein Jobfluss erstellt werden, dem gefolgt werden soll.
Der CI-Jobfluss entwickelt sich in 7 Schritten:
- Betrachten Sie den Quell- und Zielbranch des Pull-Requests;
- Überprüfen Sie, ob die Zusammenführung keine Konflikte aufweist, die manuell gelöst werden müssen;
- Führen Sie Unit-Tests durch;
- Erstellen Sie das Paket, um die Integrität und Kompilierbarkeit des Codes zu überprüfen.
- Qualitätsvalidierung des ausgelösten Codes;
- Erhöhen Sie die Projektversion und übertragen Sie sie an den Quellbranch;
- Benachrichtigen Sie das Pull-Request-Git-Repository über Erfolg oder Fehler über einen Webhook- oder Rest-API-Aufruf (Git-Repository).
Der CD-Jobfluss folgt dem nachstehenden Pfad:
- Der benachrichtigte Branch wird ausgecheckt.
- Das Artefakt wird mit dem spezifischen Build-Tool des jeweiligen Projekts erstellt.
- Sobald das Artefakt erstellt wurde, werden die Bibliotheksprojekte an Nexus gesendet, um das Artefakt zu speichern, und der Ablauf ist abgeschlossen.
Folgende Aktionen werden durchgeführt:
Schritt 1: Für das generierte Artefakt wird ein Docker-Image erstellt, wobei die Artefaktversion auf das Docker-Image angewendet wird.
Schritt 2: Das Image wird in die Docker-Registrierung hochgeladen.
Schritt 3: Bereitstellung durch Image-Rollout über Kubernetes.
Führen Sie für Anwendungsprojekte, die sich in einer Genehmigungs-/Produktionsumgebung befinden, die Schritte 1 und 2 wie oben beschrieben aus, und anschließend die folgenden Schritte:
- Bereitstellung durch Image-Rollout über Kubernetes in der Genehmigungsumgebung;
- Der Job pausiert und wartet auf die Genehmigung der Einführung für die Produktion.
- Wenn die Genehmigung erteilt wurde, wird das genehmigte Image für die Produktion freigegeben;
- Andernfalls wird das Image zur Genehmigung zurückgesetzt.
CI/CD-Optimierung
CI/CD verbessert den Anwendungsentwicklungszyklus und löst das Problem, das durch die Integration von neuem Code und die Erhöhung der Bereitstellungshäufigkeit entsteht.
So können Sie die Nutzung von CI/CD weiter optimieren:
Priorisieren Sie die Reparatur eines fehlerhaften Builds
Wenn ein Build fehlschlägt, sollte die Behebung dieses Fehlers höchste Priorität für das Team haben. Wenn der Build nicht innerhalb weniger Minuten behoben werden kann, muss das Team entscheiden, ob der Code entfernt oder das Feature-Flag deaktiviert werden soll.
Die Idee hinter der Reparatur eines fehlerhaften Builds ist, dass der Build immer funktionierenden Code produziert, der freigegeben werden kann.
Kleine, häufige Bereitstellungen
Im Allgemeinen wird die Stabilität der Anwendung mit jeder Bereitstellung gefährdet. Daher neigen wir dazu, Bereitstellungen voneinander zu entkoppeln. Das Problem bei diesem Ansatz ist, dass sich dadurch zu viele Änderungen ansammeln. Eine dieser Änderungen könnte fehlschlagen und uns zwingen, die anderen, die funktionierten, rückgängig zu machen.
Wenden Sie das Strangler-Muster an und zerlegen Sie komplizierte Änderungen in kleine und einfache Schritte. Wenn Sie häufiger in kleinen Stapeln bereitstellen, ist das Bereitstellungsrisiko geringer.
Automatisieren Sie QA-Tests zur Risikominderung
Wir alle kennen wahrscheinlich das Szenario „Auf meinem lokalen Rechner hat es funktioniert“, da lokale Entwicklungsumgebungen oft unterschiedlich sind. Es kann viele Unterschiede zwischen Ihrer lokalen Umgebung und dem Ort geben, an dem Sie in die Produktion gehen. Sie können CI/CD optimieren, indem Sie Qualitätssicherungsaufgaben (QA) wie Browsertests automatisieren und so das Risiko minimieren, dass ein Fehler die Live-Anwendung erreicht.
Vertrauen Sie automatisierten Tests
Um zu validieren, wann ein Entwickler neuen Code integriert, verlässt sich CI auf eine automatisierte und zuverlässige Testsuite. Wenn Sie Code kompilieren müssen, ist der erste Test, dass er kompiliert wird. Dann können Sie so viele Tests hinzufügen, wie Sie für wichtig halten.
Wie viele Tests sollten enthalten sein? Um dies zu ermitteln, denken Sie daran, dass das Ziel von CI darin besteht, so schnell wie möglich Feedback zu geben. Wenn ein Entwickler eine Stunde warten muss, um Feedback zu erhalten, wird es nicht funktionieren. Sie werden immer etwas übersehen, aber wenn Sie einen Fehler in der Produktion entdecken, erstellen Sie einen Testfall und fügen Sie ihn der CI-Schleife hinzu.
Denken Sie immer an die Sicherheit
Berücksichtigen Sie die Sicherheit eines CI/CD-Tools bei der Integration in bestehende Konfigurationen oder Umgebungen. CI/CD erfordert, dass alle Sicherheitstesttools programmgesteuert aufgerufen und ihre Ergebnisse an einem Ort zusammengeführt werden. Suchen Sie nach Tools mit APIs für automatisierte Verschlüsselungsprüfungen.
Vorteile der Skalierung und Optimierung von CI/CD
Abgesehen von der Steigerung der Effizienz von Entwicklungsteams haben die Skalierung und Optimierung von CI/CD auch andere Vorteile, von denen einige sind:
Reduzierter Aufwand
Entwicklungsstunden sind in der Regel kostenpflichtig, aber was ist mit der Zeit, die für die manuelle Bereitstellung von Code oder Dateien aufgewendet wird? Durch die Automatisierung großer Teile Ihres Ablaufs sparen Sie Zeit für wertschöpfende Tätigkeiten, was jeder zu schätzen weiß. Automatisierte Tests ermöglichen es Ihnen auch, Fehler früher zu erkennen, anstatt sie erst in der Qualitätssicherung oder Produktion zu finden, oder schlimmer noch, der Kunde entdeckt sie. Mehr Fehler, die in der gleichen Zeit behoben werden, sind ein klarer Gewinn.
Lieferung mit weniger Fehlern und geringerem Risiko
Sie entdecken Fehler viel früher im Entwicklungsprozess, indem Sie kleinere Änderungen häufiger veröffentlichen. Wenn Sie automatisierte Tests in allen Phasen der Entwicklung implementieren, riskieren Sie nicht, fehlerhaften Code in die nächste Phase zu verschieben, und es ist einfacher, kleinere Änderungen bei Bedarf rückgängig zu machen.
Schnellere Reaktion auf Marktbedingungen
Die Marktbedingungen ändern sich ständig. Angenommen, Sie stellen fest, dass ein neues Produkt an Umsatz verliert oder dass mehr Kunden über Smartphones als über Laptops auf Ihre Website zugreifen. In diesem Fall ist es viel einfacher, eine schnelle Änderung vorzunehmen, wenn Sie Continuous Delivery optimiert haben.
Vertrauen
Wenn Sie CI/CD optimiert haben, was bedeutet, dass Sie über eine robuste Testsuite verfügen, steigt Ihr Vertrauen, keinen Fehler zu verursachen, erheblich. Wenn Sie Ihren Prozess transparent gestalten und den Rest Ihres Teams und Ihre Kunden darüber informieren, steigt auch deren Vertrauen in Sie als Entwicklungsteam.
Schlusswort
CI/CD beschleunigt Ihre Integrationen und Auslieferungen. Es ist jedoch wichtig, diesen Prozess zu skalieren und zu optimieren, um zu verhindern, dass er durch zunehmende Komplexität kontraproduktiv wird.
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