CI/CD流程_cicd流程

CI/CD 是一种通过在应用开发阶段引入自动化来频繁向客户交付应用的方法。CI/CD 的核心概念是持续集成、持续交付和持续部署。

什么是持续

• 频繁发布
• 自动化流程
• 可重复
• 快速迭代

CI 持续集成

持续集成（CI）可以帮助开发人员更加频繁地（有时甚至每天）将代码更改合并到共享分支或“主干”中。一旦开发人员对应用所做的更改被合并，系统就会通过自动构建应用并运行不同级别的自动化测试（通常是单元测试和集成测试）来验证这些更改，确保这些更改没有对应用造成破坏。这意味着测试内容涵盖了从类和函数到构成整个应用的不同模块。如果自动化测试发现新代码和现有代码之间存在冲突，CI 可以更加轻松地快速修复这些错误。

持续集成是启动管道的环节（尽管某些预验证 —— 通常称为上线前检查pre-flight checks —— 有时会被归在持续集成之前）。

持续集成的基本思想是让一个自动化过程监测一个或多个源代码仓库是否有变更。当变更被推送到仓库时，它会监测到更改、下载副本、构建并运行任何相关的单元测试。

监测变更

监测程序通常是像 Jenkins 这样的应用程序，它还协调管道中运行的所有（或大多数）进程，监视变更是其功能之一。监测程序可以以几种不同方式监测变更。这些包括：

轮询：监测程序反复询问代码管理系统，“代码仓库里有什么我感兴趣的新东西吗？”当代码管理系统有新的变更时，监测程序会“唤醒”并完成其工作以获取新代码并构建/测试它。
定期：监测程序配置为定期启动构建，无论源码是否有变更。理想情况下，如果没有变更，则不会构建任何新内容，因此这不会增加额外的成本。
推送：这与用于代码管理系统检查的监测程序相反。在这种情况下，代码管理系统被配置为提交变更到仓库时将“推送”一个通知到监测程序。最常见的是，这可以以 webhook 的形式完成 —— 在新代码被推送时一个挂勾hook的程序通过互联网向监测程序发送通知。为此，监测程序必须具有可以通过网络接收 webhook 信息的开放端口。

CD 持续交付（Continuous Delivery）

完成 CI 中构建及单元测试和集成测试的自动化流程后，持续交付可自动将已验证的代码发布到存储库。为了实现高效的持续交付流程，务必要确保 CI 已内置于开发管道。持续交付的目标是拥有一个可随时部署到生产环境的代码库。

持续交付（CD）通常是指整个流程链（管道），它自动监测源代码变更并通过构建、测试、打包和相关操作运行它们以生成可部署的版本，基本上没有任何人为干预。

持续交付在软件开发过程中的目标是自动化、效率、可靠性、可重复性和质量保障（通过持续测试）。

持续交付包含持续集成（自动检测源代码变更、执行构建过程、运行单元测试以验证变更），持续测试（对代码运行各种测试以保障代码质量），和（可选）持续部署（通过管道发布版本自动提供给用户）。

持续交付管道

将源代码转换为可发布产品的多个不同的任务task和作业job通常串联成一个软件“管道”，一个自动流程成功完成后会启动管道中的下一个流程。这些管道有许多不同的叫法，例如持续交付管道、部署管道和软件开发管道。大体上讲，程序管理者在管道执行时管理管道各部分的定义、运行、监控和报告。

管道工作流程

有许多程序可用在管道中，用于源代码跟踪、构建、测试、指标采集，版本管理等各个方面。但整体工作流程通常是相同的。单个业务流程/工作流应用程序管理整个管道，每个流程作为独立的作业运行或由该应用程序进行阶段管理。通常，在业务流程中，这些独立作业是以应用程序可理解并可作为工作流程管理的语法和结构定义的。

这些作业被用于一个或多个功能（构建、测试、部署等）。每个作业可能使用不同的技术或多种技术。关键是作业是自动化的、高效的，并且可重复的。如果作业成功，则工作流管理器将触发管道中的下一个作业。如果作业失败，工作流管理器会向开发人员、测试人员和其他人发出警报，以便他们尽快纠正问题。这个过程是自动化的，所以比手动运行一组过程可更快地找到错误。这种快速排错称为快速失败fail fast，并且在抵达管道端点方面同样有价值。

“快速失败”是什么意思？

管道的工作之一就是快速处理变更。另一个是监视创建发布的不同任务/作业。由于编译失败或测试未通过的代码可以阻止管道继续运行，因此快速通知用户此类情况非常重要。**快速失败指的是在管道流程中尽快发现问题并快速通知用户的方式，这样可以及时修正问题并重新提交代码以便使管道再次运行。**通常在管道流程中可通过查看历史记录来确定是谁做了那次修改并通知此人及其团队。

所有持续交付管道都应该被自动化吗？

管道的几乎所有部分都是应该自动化的。对于某些部分，有一些人为干预/互动的地方可能是有意义的。一个例子可能是用户验收测试user-acceptance testing（让最终用户试用软件并确保它能达到他们想要/期望的水平）。另一种情况可能是部署到生产环境时用户希望拥有更多的人为控制。当然，如果代码不正确或不能运行，则需要人工干预。

有了对“持续”含义理解的背景，让我们看看不同类型的持续流程以及它们在软件管道上下文中的含义。

CD 持续部署（Continuous Deployment）

对于一个成熟的 CI/CD 管道来说，最后的阶段是持续部署。作为持续交付——自动将生产就绪型构建版本发布到代码存储库——的延伸，持续部署可以自动将应用发布到生产环境。由于在生产之前的管道阶段没有手动门控，因此持续部署在很大程度上都得依赖精心设计的测试自动化。

实际上，持续部署意味着开发人员对应用的更改在编写后的几分钟内就能生效（假设它通过了自动化测试）。这更加便于持续接收和整合用户反馈。总而言之，所有这些 CI/CD 的关联步骤都有助于降低应用的部署风险，因此更便于以小件的方式（而非一次性）发布对应用的更改。不过，由于还需要编写自动化测试以适应 CI/CD 管道中的各种测试和发布阶段，因此前期投资还是会很大。

什么是“单元测试”？

单元测试（也称为“提交测试”），是由开发人员编写的小型的专项测试，以确保新代码独立工作。“独立”这里意味着不依赖或调用其它不可直接访问的代码，也不依赖外部数据源或其它模块。如果运行代码需要这样的依赖关系，那么这些资源可以用模拟mock来表示。模拟是指使用看起来像资源的代码存根code stub，可以返回值，但不实现任何功能。

在大多数组织中，开发人员负责创建单元测试以证明其代码正确。事实上，一种称为测试驱动开发test-driven develop（TDD）的模型要求将首先设计单元测试作为清楚地验证代码功能的基础。因为这样的代码可以更改速度快且改动量大，所以它们也必须执行很快。

由于这与持续集成工作流有关，因此开发人员在本地工作环境中编写或更新代码，并通单元测试来确保新开发的功能或方法正确。通常，这些测试采用断言形式，即函数或方法的给定输入集产生给定的输出集。它们通常进行测试以确保正确标记和处理出错条件。有很多单元测试框架都很有用，例如用于 Java 开发的 JUnit。

什么是“持续测试”？

持续测试是指在代码通过持续交付管道时运行扩展范围的自动化测试的实践。单元测试通常与构建过程集成，作为持续集成阶段的一部分，并专注于和其它与之交互的代码隔离的测试。

除此之外，可以有或者应该有各种形式的测试。这些可包括：

集成测试 验证组件和服务组合在一起是否正常。
功能测试 验证产品中执行功能的结果是否符合预期。
验收测试 根据可接受的标准验证产品的某些特征。如性能、可伸缩性、抗压能力和容量。
所有这些可能不存在于自动化的管道中，并且一些不同类型的测试分类界限也不是很清晰。但是，在交付管道中持续测试的目标始终是相同的：通过持续的测试级别证明代码的质量可以在正在进行的发布中使用。在持续集成快速的原则基础上，第二个目标是快速发现问题并提醒开发团队。这通常被称为快速失败。

除了测试之外，还可以对管道中的代码进行哪些其它类型的验证？

除了测试是否通过之外，还有一些应用程序可以告诉我们测试用例执行（覆盖）的源代码行数。这是一个可以衡量代码量指标的例子。这个指标称为代码覆盖率code-coverage，可以通过工具（例如用于 Java 的 JaCoCo）进行统计。

还有很多其它类型的指标统计，例如代码行数、复杂度以及代码结构对比分析等。诸如 SonarQube 之类的工具可以检查源代码并计算这些指标。此外，用户还可以为他们可接受的“合格”范围的指标设置阈值。然后可以在管道中针对这些阈值设置一个检查，如果结果不在可接受范围内，则流程终端上。SonarQube 等应用程序具有很高的可配置性，可以设置仅检查团队感兴趣的内容。

在完全部署到所有用户之前，有哪些方法可以测试部署？

由于必须回滚/撤消对所有用户的部署可能是一种代价高昂的情况（无论是技术上还是用户的感知），已经有许多技术允许“尝试”部署新功能并在发现问题时轻松“撤消”它们。这些包括：

蓝/绿测试/部署

在这种部署软件的方法中，维护了两个相同的主机环境 —— 一个“蓝色” 和一个“绿色”。（颜色并不重要，仅作为标识。）对应来说，其中一个是“生产环境”，另一个是“预发布环境”。

在这些实例的前面是调度系统，它们充当产品或应用程序的客户“网关”。通过将调度系统指向蓝色或绿色实例，可以将客户流量引流到期望的部署环境。通过这种方式，切换指向哪个部署实例（蓝色或绿色）对用户来说是快速，简单和透明的。

当新版本准备好进行测试时，可以将其部署到非生产环境中。在经过测试和批准后，可以更改调度系统设置以将传入的线上流量指向它（因此它将成为新的生产站点）。现在，曾作为生产环境实例可供下一次候选发布使用。

同理，如果在最新部署中发现问题并且之前的生产实例仍然可用，则简单的更改可以将客户流量引流回到之前的生产实例 —— 有效地将问题实例“下线”并且回滚到以前的版本。然后有问题的新实例可以在其它区域中修复。

金丝雀测试/部署

在某些情况下，通过蓝/绿发布切换整个部署可能不可行或不是期望的那样。另一种方法是为金丝雀canary测试/部署。在这种模型中，一部分客户流量被重新引流到新的版本部署中。例如，新版本的搜索服务可以与当前服务的生产版本一起部署。然后，可以将 10％ 的搜索查询引流到新版本，以在生产环境中对其进行测试。

如果服务那些流量的新版本没问题，那么可能会有更多的流量会被逐渐引流过去。如果仍然没有问题出现，那么随着时间的推移，可以对新版本增量部署，直到 100％ 的流量都调度到新版本。这有效地“更替”了以前版本的服务，并让新版本对所有客户生效。

功能开关

对于可能需要轻松关掉的新功能（如果发现问题），开发人员可以添加功能开关feature toggles。这是代码中的 if-then 软件功能开关，仅在设置数据值时才激活新代码。此数据值可以是全局可访问的位置，部署的应用程序将检查该位置是否应执行新代码。如果设置了数据值，则执行代码；如果没有，则不执行。

这为开发人员提供了一个远程“终止开关”，以便在部署到生产环境后发现问题时关闭新功能。

暗箱发布

在暗箱发布dark launch中，代码被逐步测试/部署到生产环境中，但是用户不会看到更改（因此名称中有暗箱dark一词）。例如，在生产版本中，网页查询的某些部分可能会重定向到查询新数据源的服务。开发人员可收集此信息进行分析，而不会将有关接口，事务或结果的任何信息暴露给用户。

这个想法是想获取候选版本在生产环境负载下如何执行的真实信息，而不会影响用户或改变他们的经验。随着时间的推移，可以调度更多负载，直到遇到问题或认为新功能已准备好供所有人使用。实际上功能开关标志可用于这种暗箱发布机制。

参考资料

• https://www.redhat.com/zh/topics/devops/what-is-ci-cd
• https://linux.cn/article-9926-1.html