CI/CD چیست؟ ادغام مستمر و استقرار مداوم

در حوزه پویای توسعه نرم‌افزار، جایی که چابکی و کارایی در اولویت قرار دارد، ادغام مستمر و استقرار مداوم (CI/CD) به‌عنوان شیوه‌های ضروری ظاهر شده‌اند. این مقاله به پیچیدگی‌های CI/CD می‌پردازد و مؤلفه‌ها، مزایا، چالش‌ها و کاربردهای واقعی آن را بررسی می‌کند.

CI/CD که مخفف ادغام مداوم و تحویل/ استقرار مداوم است، هدف آن ساده کردن و تسریع چرخه عمر توسعه نرم افزار است.

ادغام مداوم (CI) به تمرین ادغام خودکار و مکرر تغییرات کد در یک repository کد منبع مشترک اشاره دارد. تحویل و یا استقرار مداوم (CD) یک فرآیند 2 قسمتی است که به ادغام، آزمایش و تحویل تغییرات کد اشاره دارد. تحویل مداوم از استقرار تولید خودکار متوقف می شود، در حالی که استقرار مداوم به طور خودکار به روز رسانی ها را در محیط تولید منتشر می کند.

روی هم رفته، این شیوه‌های متصل اغلب به‌عنوان Pipeline CI/CD شناخته می‌شوند و توسط تیم‌های توسعه و عملیاتی که با هم به روش agile کار می‌کنند با رویکرد DevOps یا مهندسی قابلیت اطمینان سایت (SRE) پشتیبانی می‌شوند.

چرا CI/CD مهم است؟

CI/CD به سازمان‌ها کمک می‌کند از اشکالات و خرابی‌های کد جلوگیری کنند و در عین حال چرخه مداوم توسعه و به‌روزرسانی نرم‌افزار را حفظ کنند.

با بزرگ‌تر شدن برنامه‌ها، ویژگی‌های CI/CD می‌تواند به کاهش پیچیدگی، افزایش کارایی و ساده‌سازی گردش کار کمک کند.

از آنجایی که CI/CD مداخله دستی انسان را که به طور سنتی برای دریافت کد جدید از یک commit به تولید نیاز بود، خودکار می کند، زمان خرابی به حداقل می رسد و انتشار کد سریعتر اتفاق می افتد. و با قابلیت ادغام سریعتر به‌روزرسانی‌ها و تغییرات در کد، بازخورد کاربر را می‌توان به طور مکرر و مؤثرتر گنجاند، که به معنای نتایج مثبت برای کاربران و در کل مشتریان راضی‌تر است.

ادغام پیوسته چیست؟

"CI" در CI/CD همیشه به ادغام مداوم اشاره دارد، یک فرآیند اتوماسیون برای توسعه دهندگان که ادغام مکرر تغییرات کد را به یک شاخه مشترک یا "Trunk" تسهیل می کند. با انجام این به‌روزرسانی‌ها، مراحل تست خودکار برای اطمینان از قابلیت اطمینان تغییرات کد ادغام‌شده آغاز می‌شوند.

در توسعه برنامه های کاربردی مدرن، هدف این است که چندین توسعه دهنده به طور همزمان روی ویژگی های مختلف یک برنامه کار کنند. با این حال، اگر سازمانی برای ادغام تمام کدهای منبع شاخه با هم در یک روز (معروف به "روز ادغام") راه اندازی شود، کار حاصل می تواند خسته کننده، دستی و زمان بر باشد.

این به این دلیل است که وقتی توسعه‌دهنده‌ای که به صورت مجزا کار می‌کند، تغییری در یک برنامه ایجاد می‌کند، این احتمال وجود دارد که با تغییرات مختلفی که به‌طور همزمان توسط توسعه‌دهندگان دیگر ایجاد می‌شوند، تضاد داشته باشد. اگر هر توسعه دهنده محیط توسعه یکپارچه محلی خود (IDE) را سفارشی کرده باشد، این مشکل می تواند بیشتر شود، به جای اینکه تیم بر روی یک IDE مبتنی بر ابر توافق کند.

CI را می توان به عنوان راه حلی برای مشکل داشتن شاخه های بیش از حد یک برنامه در حال توسعه به طور همزمان در نظر گرفت که ممکن است با یکدیگر تضاد داشته باشند.

CI موفق به این معنی است که وقتی تغییرات یک برنامه‌نویس در یک برنامه ادغام می‌شوند، این تغییرات با ساخت خودکار برنامه و اجرای سطوح مختلف تست خودکار، معمولاً تست‌های واحد و ادغام، اعتبارسنجی می‌شوند تا اطمینان حاصل شود که تغییرات برنامه را خراب نکرده است. این به معنای آزمایش همه چیز از کلاس ها و توابع گرفته تا ماژول های مختلف است که کل برنامه را تشکیل می دهند. اگر تست خودکار یک تضاد بین کد جدید و موجود را کشف کند، CI رفع سریع و مکرر این اشکالات را آسان‌تر می‌کند.

"CD" در CI/CD چیست؟

"CD" در CI/CD به تحویل مداوم و/یا استقرار مداوم اشاره دارد که مفاهیم مرتبطی هستند که گاهی به جای یکدیگر مورد استفاده قرار می گیرند. هر دو در مورد اتوماسیون مراحل بعدی pipeline هستند، اما گاهی اوقات به طور جداگانه برای نشان دادن میزان اتوماسیون در حال وقوع استفاده می شوند. انتخاب بین تحویل مداوم و استقرار مستمر بستگی به تحمل ریسک و نیازهای خاص تیم های توسعه و تیم های عملیاتی دارد.

تحویل مداوم چیست؟

 تحویل مستمر انتشار کدهای معتبر را به مخزن پس از اتوماسیون ساخت‌ها و واحدها و تست ادغام در CI خودکار می‌کند. بنابراین، برای داشتن یک فرآیند تحویل مستمر موثر، مهم است که CI از قبل در pipeline توسعه شما تعبیه شده باشد.

در تحویل مداوم، هر مرحله  از ادغام تغییرات کد گرفته تا تحویل ساخت‌های آماده تولید، شامل اتوماسیون تست و اتوماسیون انتشار کد است. در پایان این فرآیند، تیم عملیات قادر است به سرعت یک برنامه را برای تولید مستقر کند.

تحویل مداوم معمولاً به این معنی است که تغییرات یک برنامه‌نویس در یک برنامه به طور خودکار باگ آزمایش می‌شوند و در یک مخزن (مانند GitHub یا یک رجیستری کانتینر) آپلود می‌شوند، جایی که می‌توانند توسط تیم عملیات در یک محیط تولید زنده مستقر شوند. این پاسخی است به مشکل دید و ارتباط ضعیف بین توسعه دهندگان و تیم های تجاری. برای این منظور، هدف از تحویل مداوم، داشتن یک پایگاه کد است که همیشه آماده استقرار در یک محیط تولید باشد و اطمینان حاصل شود که حداقل تلاش برای استقرار کد جدید لازم است.

استقرار مداوم چیست؟

مرحله نهایی خط لوله CI/CD بالغ، استقرار مداوم است. استقرار پیوسته گسترش پیوسته تحویل است و می‌تواند به انتشار خودکار تغییرات توسعه‌دهنده از مخزن تا تولید اشاره داشته باشد، جایی که برای مشتریان قابل استفاده است.

CD مشکل بارگذاری بیش از حد تیم های عملیاتی را با فرآیندهای دستی که تحویل برنامه را کند می کند، برطرف می کند. با خودکار کردن مرحله بعدی در pipeline، از مزایای تحویل مداوم استفاده می کند.

در عمل، استقرار مداوم به این معنی است که تغییر یک برنامه‌نویس به یک برنامه ابری می‌تواند در عرض چند دقیقه پس از نوشتن آن فعال شود (با فرض اینکه تست خودکار را پشت سر بگذارد). این امر دریافت مداوم و ترکیب بازخورد کاربران را بسیار آسان تر می کند. روی هم رفته، همه این روش‌های متصل به CI/CD، استقرار یک برنامه کاربردی را کم‌خطرتر می‌کنند، به این ترتیب انتشار تغییرات در برنامه‌ها در قطعات کوچک آسان‌تر است، نه همه‌جا.

با این حال، از آنجایی که هیچ دروازه دستی در مرحله pipeline قبل از تولید وجود ندارد، استقرار مداوم به شدت به اتوماسیون آزمایشی به خوبی طراحی شده متکی است. این بدان معناست که استقرار مداوم می‌تواند به سرمایه‌گذاری اولیه زیادی نیاز داشته باشد، زیرا آزمایش‌های خودکار باید نوشته شوند تا مراحل مختلف آزمایش و انتشار را در pipeline  CI/CD انجام دهند.

CI/CD در مقابل DevOps

CI/CD بخشی ضروری از متدولوژی DevOps است که هدف آن تقویت همکاری بین تیم های توسعه و عملیات است. هم CI/CD و هم DevOps بر روی خودکارسازی فرآیندهای ادغام کد تمرکز می‌کنند، در نتیجه فرآیندهایی را تسریع می‌کنند که در آن یک ایده (مانند یک ویژگی جدید، درخواست بهبود یا رفع اشکال) از توسعه به استقرار در یک محیط تولید می‌رود. می تواند برای کاربر ارزش قائل شود.

در چارچوب مشترک DevOps، امنیت یک مسئولیت مشترک است که از انتها به انتها یکپارچه شده است. این یک طرز فکر بسیار مهم است که باعث شد برخی اصطلاح DevSecOps را برای تأکید بر نیاز به ایجاد یک پایه امنیتی در ابتکارات DevOps ایجاد کنند. DevSecOps (توسعه، امنیت و عملیات) رویکردی به فرهنگ، اتوماسیون و طراحی پلتفرم است که امنیت را به عنوان یک مسئولیت مشترک در کل چرخه حیات فناوری اطلاعات یکپارچه می کند. یکی از اجزای اصلی DevSecOps، معرفی pipeline ایمن CI/CD است.

امنیت CI/CD چیست؟

امنیت CI/CD برای محافظت از pipeline کد با بررسی و آزمایش خودکار برای جلوگیری از آسیب‌پذیری در تحویل نرم‌افزار استفاده می‌شود. گنجاندن امنیت در pipeline شما به محافظت از کد در برابر حمله، جلوگیری از نشت داده ها، پیروی از خط مشی ها و تضمین کیفیت کمک می کند.

ماهیت سریع توسعه و استقرار بدون امنیت مناسب می تواند pipeline را در معرض خطراتی قرار دهد، مانند:

قرار گرفتن داده های حساس در معرض منابع خارجی
استفاده از کد ناامن یا اجزای شخص ثالث
دسترسی غیرمجاز به مخازن کد منبع یا ابزارهای ساخت
 

شناسایی و کاهش آسیب‌پذیری‌ها در طول چرخه توسعه نرم‌افزار تضمین می‌کند که تغییرات کد قبل از استقرار در تولید به‌طور کامل تست شده و استانداردهای امنیتی را رعایت می‌کنند.

چند ابزار متداول CI/CD چیست؟

ابزارهای CI/CD می توانند به تیم کمک کنند تا توسعه، استقرار و آزمایش خود را خودکار کند. برخی از ابزارها به طور خاص بخش ادغام (CI) را مدیریت می کنند، برخی توسعه و استقرار (CD) را مدیریت می کنند، در حالی که برخی دیگر در آزمایش مداوم یا عملکردهای مرتبط تخصص دارند.

Tekton Pipelines یک چارچوب CI/CD برای پلتفرم های Kubernetes است که تجربه استاندارد CI/CD بومی ابری را با کانتینرها ارائه می دهد.

فراتر از Tekton Pipelines، سایر ابزارهای منبع باز CI/CD که ممکن است بخواهید بررسی کنید عبارتند از:

جنکینز، طراحی شده برای رسیدگی به هر چیزی، از یک سرور CI ساده تا یک مرکز سی دی کامل
Spinnaker، یک پلتفرم CD که برای محیط های چند ابری ساخته شده است.
GoCD، یک سرور CI/CD با تاکید بر مدل سازی و تجسم.
Concourse، "یک کار انجام دهنده مداوم منبع باز."
Screwdriver، یک پلتفرم ساخت که برای سی دی طراحی شده است.
 

تیم ها همچنین ممکن است بخواهند ابزارهای مدیریت شده CI/CD را که از فروشندگان مختلف در دسترس هستند، در نظر بگیرند. ارائه دهندگان عمده ابر عمومی، همگی راه حل های CI/CD را همراه با GitLab، CircleCI، Travis CI، Atlassian Bamboo و بسیاری دیگر ارائه می دهند.

علاوه بر این، هر ابزاری که برای DevOps اساسی باشد احتمالاً بخشی از یک فرآیند CI/CD است. ابزارهای اتوماسیون پیکربندی (مانند Ansible، Chef، و Puppet)، زمان‌های اجرا کانتینر (مانند Docker، rkt، و cri-o)، و هماهنگ‌سازی کانتینر (Kubernetes) صرفاً ابزارهای CI/CD نیستند، اما نشان داده می‌شوند. در بسیاری از گردش های کاری CI/CD.

اصول CI/CD

هشت عنصر اساسی CI/CD وجود دارد که به اطمینان از حداکثر کارایی برای چرخه عمر توسعه شما کمک می کند. آنها توسعه و استقرار را در بر می گیرند. برای بهبود گردش کار DevOps و ارائه نرم افزار، این اصول را در pipeline خود بگنجانید:

یک مخزن منبع واحد

مدیریت کد منبع (SCM) که تمام فایل‌ها و اسکریپت‌های لازم برای ایجاد بیلدها را در خود جای می‌دهد بسیار مهم است. مخزن باید همه چیز مورد نیاز برای ساخت را داشته باشد. این شامل کد منبع، ساختار پایگاه داده، کتابخانه ها، فایل های ویژگی ها و کنترل نسخه است. همچنین باید شامل اسکریپت های آزمایشی و اسکریپت هایی برای ساخت برنامه ها باشد.

مراجعه مکرر به شاخه اصلی

کد را در ترانک، خط اصلی یا شاخه اصلی خود ادغام کنید. به عنوان مثال، توسعه مبتنی بر ترانک، زود و اغلب. از شاخه های فرعی خودداری کنید و فقط با شاخه اصلی کار کنید. از بخش های کوچکی از کد استفاده کنید و تا حد امکان آنها را در شاخه ادغام کنید. بیش از یک تغییر را در یک زمان ادغام نکنید.

ساخت های خودکار

اسکریپت ها باید شامل همه چیزهایی باشند که برای ساختن از یک دستور نیاز دارید. این شامل فایل های وب سرور، اسکریپت های پایگاه داده و نرم افزارهای کاربردی است. فرآیندهای CI باید به طور خودکار کد را بسته بندی و در یک برنامه کاربردی کامپایل کنند.

ساخت های خودآزمایی

CI/CD نیاز به آزمایش مداوم دارد. اسکریپت های آزمایشی باید اطمینان حاصل کنند که شکست یک تست منجر به یک ساخت ناموفق می شود. از اسکریپت‌های تست قبل از ساخت استاتیک برای بررسی کد از نظر یکپارچگی، کیفیت و انطباق با امنیت استفاده کنید. فقط به کدهایی اجازه دهید که تست‌های استاتیک را در بیلد انجام دهند.

تکرارهای مکرر

کامیت های چندگانه به مخزن منجر به ایجاد مکان های کمتری برای پنهان شدن درگیری ها می شود. به جای تغییرات عمده، تکرارهای کوچک و مکرر را انجام دهید. با انجام این کار، در صورت بروز مشکل یا تضاد، می‌توانید تغییرات را به راحتی برگردانید.

محیط های تست پایدار

کد باید در یک نسخه شبیه سازی شده از محیط تولید آزمایش شود. شما نمی توانید کد جدید را در نسخه تولید زنده آزمایش کنید. یک محیط شبیه سازی شده ایجاد کنید که تا حد امکان به محیط واقعی نزدیک باشد. از اسکریپت‌های آزمایشی دقیق برای شناسایی و شناسایی اشکالاتی استفاده کنید که در فرآیند آزمایش اولیه پیش از ساخت رخ داده‌اند.

حداکثر دید

هر توسعه‌دهنده‌ای باید بتواند به آخرین فایل‌های اجرایی دسترسی داشته باشد و تغییرات ایجاد شده در مخزن را ببیند. اطلاعات موجود در مخزن باید برای همه قابل مشاهده باشد. از کنترل نسخه برای مدیریت handoff ها استفاده کنید تا توسعه دهندگان بدانند آخرین نسخه کدام است. حداکثر دید به این معنی است که همه می توانند پیشرفت را نظارت کنند و نگرانی های بالقوه را شناسایی کنند.

استقرار قابل پیش بینی در هر زمان

استقرارها باید به قدری روتین و کم خطر باشد که تیم در هر زمانی راحت آنها را انجام دهد. فرآیندهای آزمایش و تأیید CI/CD باید دقیق و قابل اعتماد باشد و به تیم اطمینان دهد که به‌روزرسانی‌ها را در هر زمانی اجرا کند. استقرار مکرر با تغییرات محدود نیز خطرات کمتری را به همراه دارد و به راحتی می توان آنها را عقب انداخت.

مزایای پیاده سازی CI/CD

شرکت‌ها و سازمان‌هایی که CI/CD را اتخاذ می‌کنند، تغییرات مثبت زیادی را مشاهده می‌کنند. در اینجا برخی از مزایایی است که می توانید با اجرای CI/CD منتظر آنها باشید:

کاربران و مشتریان شادتر: اشکالات و خطاهای کمتری باعث تولید آن می شود، بنابراین کاربران و مشتریان شما تجربه بهتری خواهند داشت. این منجر به بهبود سطح رضایت مشتری، بهبود اعتماد مشتری و شهرت بهتر برای سازمان شما می شود.

زمان به ارزش تسریع شده: وقتی می‌توانید در هر زمان بکار بگیرید، می‌توانید محصولات و ویژگی‌های جدید را سریع‌تر وارد بازار کنید. هزینه های توسعه شما کمتر است و چرخش سریعتر تیم شما را برای کارهای دیگر آزاد می کند. مشتریان سریعتر به نتیجه می رسند و به شرکت شما مزیت رقابتی می بخشد.

اطفاء حریق کمتر: آزمایش کد اغلب، در دسته های کوچکتر و زودتر در چرخه توسعه می تواند به طور جدی تمرینات آتش نشانی را کاهش دهد. این منجر به چرخه توسعه نرم تر و استرس تیمی کمتری می شود. نتایج قابل پیش بینی تر هستند و یافتن و رفع اشکالات آسان تر است.

تاریخ های بازدید با اطمینان بیشتر: حذف تنگناهای استقرار و قابل پیش بینی کردن استقرار می تواند بسیاری از عدم قطعیت ها را در مورد رسیدن به تاریخ های کلیدی برطرف کند. تقسیم کار به قطعات کوچکتر و قابل کنترل به این معنی است که تکمیل هر مرحله به موقع و پیگیری پیشرفت آسان تر است. این رویکرد زمان زیادی را برای نظارت بر پیشرفت کلی و تعیین تاریخ های تکمیل دقیق تر می دهد.

زمان توسعه‌دهندگان را آزاد کنید: با خودکارسازی بیشتر فرآیند استقرار، تیم زمان برای پروژه‌های باارزش بیشتری دارد. تخمین زده می شود که توسعه دهندگان بین 35 تا 50 درصد از زمان خود را صرف تست، اعتبار سنجی و اشکال زدایی کد می کنند. با خودکار کردن این فرآیندها، توسعه دهندگان به طور قابل توجهی بهره وری خود را بهبود می بخشند.

تغییر زمینه کمتر: دریافت بازخورد در زمان واقعی در مورد کد آنها، کار توسعه دهندگان را در یک زمان بر روی یک چیز آسان تر می کند و بار شناختی آنها را به حداقل می رساند. با کار با بخش‌های کوچکی از کد که به‌طور خودکار آزمایش می‌شوند، توسعه‌دهندگان می‌توانند در زمانی که ذهنشان هنوز از برنامه‌نویسی تازه است، کد را به سرعت اشکال‌زدایی کنند. پیدا کردن اشکالات آسان تر است زیرا کد کمتری برای بررسی وجود دارد.

کاهش فرسودگی شغلی: تحقیقات نشان می دهد که CD به طور قابل اندازه گیری درد استقرار و فرسودگی تیم را کاهش می دهد. توسعه دهندگان هنگام کار با فرآیندهای CI/CD، ناامیدی و فشار کمتری را تجربه می کنند. این منجر به کارکنان شادتر و سالم تر و فرسودگی کمتر می شود.

بازیابی سریع‌تر: CI/CD رفع مشکلات و بازیابی حوادث را آسان‌تر می‌کند و میانگین زمان حل (MTTR) را کاهش می‌دهد. شیوه‌های استقرار مداوم به معنای به‌روزرسانی‌های مکرر نرم‌افزار کوچک است، بنابراین وقتی اشکالات ظاهر می‌شوند، شناسایی آنها آسان‌تر است. توسعه دهندگان این گزینه را دارند که اشکالات را به سرعت برطرف کنند یا تغییر را پس بگیرند تا مشتری بتواند به سرعت به کار خود بازگردد.

نتیجه

در چشم انداز فناوری که در آن نوآوری کلید رقابت ماندن است، CI/CD پایه و اساس بهبود مستمر و سازگاری را فراهم می کند. همانطور که سفر CI/CD را آغاز می کنید، به یاد داشته باشید که این فقط یک فرآیند نیست. این یک طرز فکر است که نوآوری، همکاری و تعالی در توسعه نرم افزار را تقویت می کند.