持续集成与持续交付

概述

互联网软件的开发和发布,已经形成了一套标准流程,最重要的组成部分就是持续集成(Continuous integration,简称CI)。

持续集成

持续集成指的是,频繁地(一天多次)将代码集成到主干。它的好处主要有两个:

  • 快速发现错误。每完成一点更新,就集成到主干,可以快速发现错误,定位错误也比较容易。
  • 防止分支大幅偏离主干。如果不是经常集成,主干又在不断更新,会导致以后集成的难度变大,甚至难以集成。

Martin Fowler 说过,"持续集成并不能消除 Bug,而是让它们非常容易发现和改正。"

持续集成强调开发人员提交了新代码之后,立刻进行构建、(单元)测试。根据测试结果,我们可以确定新代码和原有代码能否正确地集成在一起。

与持续集成相关的,还有两个概念,分别是持续交付和持续部署。

持续交付

持续交付(Continuous delivery)指的是,频繁地将软件的新版本,交付给质量团队或者用户,以供评审。如果评审通过,代码就进入生产阶段。

持续交付可以看作持续集成的下一步。它强调的是,不管怎么更新,软件是随时随地可以交付的。

持续交付在持续集成的基础上,将集成后的代码部署到更贴近真实运行环境的「类生产环境」(production-like environments)中。比如,我们完成单元测试后,可以把代码部署到连接数据库的 Staging 环境中更多的测试。如果代码没有问题,可以继续手动部署到生产环境中。

持续部署

持续部署(continuous deployment)是持续交付的下一步,指的是代码通过评审以后,自动部署到生产环境。

持续部署的目标是,代码在任何时刻都是可部署的,可以进入生产阶段。

持续部署的前提是能自动化完成测试、构建、部署等步骤。

持续集成的操作流程

概述

根据持续集成的设计,代码从提交到生产,整个过程有以下几步。

提交

流程的第一步,是开发者向代码仓库提交代码。所有后面的步骤都始于本地代码的一次提交(commit)。

测试(第一轮)

代码仓库对 commit 操作配置了钩子(hook),只要提交代码或者合并进主干,就会跑自动化测试。

测试的种类:

  • 单元测试:针对函数或模块的测试
  • 集成测试:针对整体产品的某个功能的测试,又称功能测试
  • 端对端测试:从用户界面直达数据库的全链路测试

第一轮至少要跑单元测试。

构建

通过第一轮测试,代码就可以合并进主干,就算可以交付了。

交付后,就先进行构建(build),再进入第二轮测试。所谓构建,指的是将源码转换为可以运行的实际代码,比如安装依赖,配置各种资源(样式表、JS脚本、图片)等等。

常用的构建工具如下:

  • Jenkins
  • Travis
  • Codeship
  • Strider

Jenkins 和 Strider 是开源软件,Travis 和 Codeship 对于开源项目可以免费使用。它们都会将构建和测试,在一次运行中执行完成。

测试(第二轮)

构建完成,就要进行第二轮测试。如果第一轮已经涵盖了所有测试内容,第二轮可以省略,当然,这时构建步骤也要移到第一轮测试前面。

第二轮是全面测试,单元测试和集成测试都会跑,有条件的话,也要做端对端测试。所有测试以自动化为主,少数无法自动化的测试用例,就要人工跑。

需要强调的是,新版本的每一个更新点都必须测试到。如果测试的覆盖率不高,进入后面的部署阶段后,很可能会出现严重的问题。

部署

通过了第二轮测试,当前代码就是一个可以直接部署的版本(artifact)。将这个版本的所有文件打包( tar filename.tar * )存档,发到生产服务器。

生产服务器将打包文件,解包成本地的一个目录,再将运行路径的符号链接(symlink)指向这个目录,然后重新启动应用。这方面的部署工具有Ansible,Chef,Puppet等。

回滚

一旦当前版本发生问题,就要回滚到上一个版本的构建结果。最简单的做法就是修改一下符号链接,指向上一个版本的目录。

使用 GitLab 持续集成

本节视频

简介

从 GitLab 8.0 开始,GitLab CI 就已经集成在 GitLab 中,我们只要在项目中添加一个 .gitlab-ci.yml 文件,然后添加一个 Runner,即可进行持续集成。 而且随着 GitLab 的升级,GitLab CI 变得越来越强大。

概念

Pipeline

一次 Pipeline 其实相当于一次构建任务,里面可以包含多个流程,如安装依赖、运行测试、编译、部署测试服务器、部署生产服务器等流程。

任何提交或者 Merge Request 的合并都可以触发 Pipeline,如下图所示:

+------------------+           +----------------+
|                  |  trigger  |                |
|   Commit / MR    +---------->+    Pipeline    |
|                  |           |                |
+------------------+           +----------------+

Stages

Stages 表示构建阶段,说白了就是上面提到的流程。我们可以在一次 Pipeline 中定义多个 Stages,这些 Stages 会有以下特点:

  • 所有 Stages 会按照顺序运行,即当一个 Stage 完成后,下一个 Stage 才会开始
  • 只有当所有 Stages 完成后,该构建任务 (Pipeline) 才会成功
  • 如果任何一个 Stage 失败,那么后面的 Stages 不会执行,该构建任务 (Pipeline) 失败

因此,Stages 和 Pipeline 的关系就是:

+--------------------------------------------------------+
|                                                        |
|  Pipeline                                              |
|                                                        |
|  +-----------+     +------------+      +------------+  |
|  |  Stage 1  |---->|   Stage 2  |----->|   Stage 3  |  |
|  +-----------+     +------------+      +------------+  |
|                                                        |
+--------------------------------------------------------+

Jobs

Jobs 表示构建工作,表示某个 Stage 里面执行的工作。我们可以在 Stages 里面定义多个 Jobs,这些 Jobs 会有以下特点:

  • 相同 Stage 中的 Jobs 会并行执行
  • 相同 Stage 中的 Jobs 都执行成功时,该 Stage 才会成功
  • 如果任何一个 Job 失败,那么该 Stage 失败,即该构建任务 (Pipeline) 失败

所以,Jobs 和 Stage 的关系图就是:

+------------------------------------------+
|                                          |
|  Stage 1                                 |
|                                          |
|  +---------+  +---------+  +---------+   |
|  |  Job 1  |  |  Job 2  |  |  Job 3  |   |
|  +---------+  +---------+  +---------+   |
|                                          |
+------------------------------------------+

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