Пайплайн CI/CD: что это такое, как применяется в разработке

Когда создается современное ПО, то это требует высокой скорости и качества. Устаревшие методы с ручным тестированием и развертыванием не справляются с задачами динамично меняющегося рынка. 

Здесь на помощь приходят подходы CI/CD, которые автоматизируют ключевые этапы работы с кодом — от его интеграции до развертывания.

В статье рассмотрим, что такое CI/CD-пайплайн, как он работает, какие инструменты используются и как флаги функций, контейнеры и предпроизводственные среды помогают улучшить автоматизацию и уменьшить число ошибок.

Что такое CI/CD-пайплайн?

Continuous Integration/Continuous Delivery или Deploymentот англ. «конвейер непрерывной интеграции и непрерывного развертывания» — это методика разработки ПО, которая направлена автоматизировать интеграцию и доставку кода.

Методология представляет собой цепочку шагов, которые выполняются, чтобы преобразовать исходный код приложения в готовый продукт. Он включает автоматические тесты, сборку, проверку качества и развертывание приложения.

Как работает CI/CD-пайплайн?

Пайплайн — это автоматизированный процесс, который помогает разработчикам быстро и без ошибок проверять и внедрять изменения в ПО. 

Череда процесса CI/CD сводится к нескольким ключевым этапам, каждый из которых выполняется автоматически, что снижает вероятность ошибок и ускоряет время вывода новых версий продукта.

Как это происходит:

• Процесс начинается с коммита.

Сохраняются изменения в систему контроля версий, такую как Git. Коммит фиксирует конкретные преобразования в коде вместе с описанием, например: «Исправил баг с кнопкой» или «Добавил тёмную тему». Когда разработчик отправляет его в репозиторий, это автоматически запускает пайплайн. 

Он проверяет, работают ли новые изменения, не ломают ли они старые функции, и можно ли собрать из них готовую программу. Это упрощает работу, ускоряет поиск ошибок и позволяет программистам работать независимо друг от друга.

• Происходит сборка (Build). 

После того как изменения были добавлены в репозиторий, следующим шагом считается сборка. На этом этапе система компилирует исходный код и собирает все необходимые зависимости. 

В случае с языками программирования, которые не требуют, чтобы их преобразовывали (например, Python или JavaScript), на этом этапе подготавливают окружение, устанавливают библиотеки и зависимости.

• Тестируется результат. 

После сборки пайплайн запускает серию автоматических проверок. Сначала идут юнит-тесты, которые проверяют небольшие части кода, такие как отдельные функции, и их обычно пишут разработчики. 

В конце запускаются end-to-end тесты, которые имитируют действия реальных пользователей, то есть проверяют весь процесс работы сервиса. Автоматическое тестирование помогает быстро находить ошибки и делает код надёжным.

• Проверяется качество кода. 

На этом этапе пайплайн может использовать инструменты статического анализа кода, которые проверяют стиль кодирования, соблюдение стандартов и возможные уязвимости в безопасности. 

Программы вроде SonarQube проверяют код на качество. Они находят ошибки, предлагают, что можно улучшить, и показывают, где код слишком сложный или работает неэффективно.

• Развертывается тестовая среда (Staging). 

Следующий шаг — развертывание приложения на предпроизводственную зону. Эта среда максимально приближена к реальным рабочим условиям, но не влияет на конечных пользователей. 

На этом этапе могут провести дополнительное тестирование производительности или тестирование взаимодействия с внешними системами. 

Важно, чтобы на этом этапе не было сбоев или проблем, так как любые ошибки в staging-среде могут быть устранены до того, как приложение попадет на рабочие серверы.

• Происходит непрерывное развертывание (CD). 

Когда приложение прошло все тесты и готово к работе, его отправляют на сервер. В непрерывном развертывании (Continuous Deployment) этот процесс полностью автоматизирован, и сервис сразу попадает на сервер без участия человека. 

То есть, как только код готов, он автоматически становится доступен пользователям.

• Мониторится и дается обратная связь. 

После предыдущего этапа пайплайн продолжает работать и предоставляет возможность отслеживать приложение. Если появляются проблемы или качество работы ухудшается, информация сразу поступает к разработчикам, чтобы они могли быстро исправить ошибки или выпустить обновления.

Чтобы внедрить CI/CD-пайплайна потребуются ресурсы и время, но в результате команды могут достигать значительных улучшений в производительности и качестве продукта.

Инструменты CI/CD

Существует множество средств, которые помогают реализовать метод:

1. Jenkins. Бесплатный сервер для автоматизации. Его можно настроить так, чтобы он проверял каждое изменение в коде, выполнял тесты и создавал рабочую версию приложения. Например, когда добавляете код Jenkins запускает проверку и говорит: «Всё работает!» или «Здесь ошибка, проверьте!».
2. GitLab CI/CD. Встроено прямо в платформу GitLab. Это удобно, потому что код, задачи и автоматизация находятся в одном месте. 
3. CircleCI — это инструмент, который умеет быстро запускать проверки и делить задачи на несколько потоков. Например, если в компании много тестов, CircleCI запустит их параллельно, чтобы всё работало быстрее.
4. Travis CI легко настроить, особенно для open-source проектовпроектов с открытым кодом на GitHub. Например, создаете репозиторий, подключаете Travis CI, и он сам начинает проверять код при каждом изменении.
5. Azure DevOps — это инструмент от Microsoft, который отлично интегрируется с облаком Azure. Если приложение должно работать в Microsoft Azure, этот механизм поможет автоматически тестировать и развертывать его там.
6. GitHub Actions прямо внутри GitHub можете настроить «действия» для своего кода. Например, когда вносите изменения, Actions запускает тесты или разворачивает приложение. Удобно, если проект уже есть на GitHub.

Этапы билд-пайплайна

1. Получение кода. Пайплайн берёт код из репозитория (например, GitHub или GitLab).
2. Сборка (Build). На этом этапе код превращается в работающую программу. Если нужны дополнительные файлы или зависимости (например, библиотеки), их добавляют сюда.
3. Тест кода (Test). Все проверяется автоматически. Пайплайн ищет ошибки и смотрит, работает ли всё так, как задумано.
4. Сборка артефактов (Packaging). Программа упаковывается в удобный формат, чтобы её можно было установить или запустить (например, в виде файла .exe, .apk, или контейнера).
5. Развертывание (Deploy). Готовый ресурс отправляют туда, где ее будут использовать: на сервер, в облако или прямо к пользователям.

Пайплайн сообщает, как прошел процесс: все ли удалось или что-то пошло не так.

Флаги и ветки

Флаги и ветки — это инструменты, которые помогают командам разработчиков работать над проектом аккуратно и безопасно.

Представьте, что программисты добавили в приложение новую функцию, но не хотят сразу показывать её всем пользователям. 

Feature flag — это как выключатель: можете включить или выключить эту функцию в любой момент без изменений в коде или перезагрузки системы.

Пример:

1. Добавили тёмную тему в приложение, но она еще в тестовом режиме.
2. С флагом можете дать доступ только тестировщикам или небольшой группе пользователей.
3. Если что-то пошло не так, просто выключаете его, и функция пропадает и не ломает всё приложение.

Они позволяют разработчикам работать над разными задачами параллельно.

Как это работает

1. Основная ветка (обычно называется main или master) — это стабильная версия проекта, которая доступна пользователям.
2. Когда нужно добавить новую функцию или исправить ошибку, создается отдельная ветка, где можно спокойно работать и не трогать основной код.
3. После завершения работы ветка тестируется, и если все в порядке, ее изменения добавляют обратно в основную.

Контейнеры и виртуальные машины

Эти технологии помогают упростить настройку окружения для тестирования, сборки и развертывания приложений, делают процесс более гибким и предсказуемым.

Как это работает

1. Контейнер — это упакованное приложение со всеми зависимостями (настройками, библиотеками, инструментами).
2. Он работает изолированно, как будто у него свой маленький компьютер, но на самом деле использует ресурсы основного устройства.
3. Запускаются на специальной платформе (например, Docker).

Преимущества:

1. Среда быстро настраивается. Контейнеры запускаются за считанные секунды, что делает их идеальными для того, чтобы выполнять кратковременные задачи, такие как тестирование или сборка кода.
2. Изолируются процессы. Каждый пакет работает в своей изолированной среде, что позволяет избежать конфликта между зависимостями разных приложений.
3. Воспроизводимость. Контейнеры гарантируют, что программа будет работать одинаково в любых условиях, что критично для предсказуемости тестов и развертывания.
4. Масштабируемость. Платформы легко масштабировать, добавлять или удалять экземпляры в зависимости от нагрузки.

Например, в пайплайне можно использовать контейнер, чтобы выполнять автоматические проверки, а затем другой пакет для развертывания приложения в staging-среде.

Виртуальные машины

Представляют собой более универсальные и мощные среды для того, чтобы выполнять задачи CI/CD. 

Как это работает

1. На компьютере устанавливается специальная программа (гипервизор), которая создает виртуальные машины.
2. В каждой можно установить свою операционную систему. Например, на одном компьютере у вас Windows, Linux и даже macOS, которые работают одновременно.
3. Виртуальная машина думает, что она настоящий компьютер, но на самом деле просто использует ресурсы основного компьютера (процессор, память, диск).

Преимущества:

• ВМ подходят для того, чтобы воплощать сложные задачи, которые требуют специфических настроек операционной системы или, чтобы интегрировали с уникальным оборудованием.
• Если программы работает только в определённой операционной структуре, виртуальная машина позволяет воспроизвести это окружение.
• ВМ предлагают высокий уровень изоляции, что делает их подходящими для работы с чувствительными сведениями.

Предпроизводственные среды

Предпроизводственная среда предназначена для того, чтобы проверять приложения в «боевых» условиях, но без риска повлиять на реальных пользователей. 

Это особенно важно, если сервис работает с большими объемами сведений, сложными интеграциями или требует высокой степени безопасности.

Основные цели, для которых используются staging-среды:

1. Имитирует производственной условия. Она воспроизводит инфраструктуру, конфигурацию, базы данных и другие компоненты, которые используются в рабочей среде. Это позволяет выявить проблемы, которые могут не проявляться в локальных или тестовых условиях.
2. Проверяется совместимость. Если приложение взаимодействует с внешними сервисами (API, базы данных, платежные системы), staging-среда позволяет убедиться в том, что все корректно интегрируется.
3. Тестируется производительность. Здесь можно измерить скорость работы приложения, нагрузку на серверы и другие метрики, которые критичны для пользовательского опыта.
4. Проверяются новые функции. Перед тем как обновление станет доступно конечным пользователям, команда может убедиться, что все новые опции работают так, как было задумано.
5. Снижается риск. Благодаря staging-среде можно избежать серьёзных проблем на этапе развертывания в рабочую среду, таких как сбои, баги или нарушение бизнес-процессов.

Чтобы предпроизводственная среда была максимально полезной, она должна включать в себя:

1. Свою точную копию. Сервера, конфигурации, версии библиотек и ПО должны быть идентичны рабочим.
2. Тестовые данные. Часто используется копия реальной информации, но с анонимизацией или удалением конфиденциальной информации.
3. Средства мониторинга. Для того, чтобы отслеживать работу приложения и выявлять узкие места на этапе тестирования.
4. Изолированность. Staging-среда должна быть отгорожена от производственной, чтобы исключить случайное воздействие на реальную информацию или пользователей.

На этапе работы в staging-среде выполняются следующие типы тестов:

1. Интеграционные проверки. Анализируется взаимодействие разных компонентов приложения, сюда включается взаимодействие с внешними сервисами.
2. Тестирование пользовательского интерфейса (UI). Оценивает, как пользователь взаимодействует с сервисом, и выявляет проблемы в дизайне или функциональности.
3. Проверка производительности. Определяет, как приложение работает под нагрузкой, измеряет скорость отклика, масштабируемость и устойчивость.
4. Проверка на уязвимости, чтобы исключить потенциальные риски перед развертыванием.

Развертывание

Это отправка готового приложения или обновления на сервер, чтобы пользователи могли начать его использовать. 

Этот этап — завершающий в CI/CD-пайплайне и может быть автоматизирован с использованием различных стратегий.

Наиболее популярные подходы к развертыванию:

1. Blue-Green Deployment. Гарантирует плавный переход между старой и новой версиями, уменьшает простои.
2. Canary Deployment. Новый вариант выкатывается постепенно на небольшую часть пользователей для того, чтобы протестировать стабильность.
3. Rolling Deployment. Обновление происходит поэтапно, заменяет старые версии сервиса на новые.

Важным элементом развертывания считается мониторинг: системы вроде Prometheus или Grafana отслеживают производительность приложения и помогают оперативно реагировать на возможные проблемы.

Итог

CI/CD-пайплайн — это фундамент современного подхода к разработке, который гарантирует быстрое и качественное развертывание изменений. С его помощью команды сокращают время выхода обновлений, улучшают качество кода и минимизируют риски.

Для того, чтобы внедрить методологию, потребуется время и усилия, но преимущества, которые оно приносит, многократно их оправдывают.

Фото на обложке: Freepik