研发效能最佳实践：持续集成应用实践丨IDCF

作者：谢带达 研发效能（DevOps）工程师（中级）认证学员

一、DevOps概述

DevOps的发展可以追溯到2009年，当时由Patrick Debois和Andrew Clay Shafer发起了第一次DevOps Days会议。随后，DevOps开始受到越来越多组织和开发者的关注，并逐渐成为软件开发领域的重要实践方法。

在过去的几年里，DevOps经历了快速的发展和广泛的应用。随着DevOps的发展，一些最佳实践也逐渐形成。比如，持续集成（CI）、持续交付（CD）和持续部署（CD）成为了软件交付流水线的核心概念。敏捷开发和DevOps紧密结合，使得软件的快速迭代和交付成为可能。

在中国，自2010年左右，国内的一些大型互联网企业开始引入和实践DevOps。随着云计算和容器化技术的兴起，越来越多的企业开始关注和采用DevOps方法。同时，国内也出现了一些本土的DevOps工具和解决方案，以满足国内企业的需求。

总的来说，DevOps的发展经历了不断的演进和完善，已经成为了现代软件开发领域的重要实践方法。未来，随着技术的不断发展和新的挑战的出现，DevOps将继续适应变化并推动软件行业的进步。

二、持续集成应用概述

持续集成（Continuous Integration，CI）是一种软件开发实践，旨在实现频繁地将代码集成到共享存储库中，以便团队成员可以更容易地检查和验证代码的变化。持续集成应用是指将持续集成原则应用到软件开发过程中的具体实践方法。

持续集成应用的主要目标是通过自动化构建、自动化测试和自动化部署等工作流程来实现以下几个方面的优势：

1. 快速反馈：持续集成应用能够快速检测代码变更引入的问题，并及时向开发者反馈。这有助于尽早发现和解决潜在的错误和缺陷，从而减少修复成本和开发周期。

2. 自动化构建：持续集成应用使用自动化构建工具，如Jenkins、Travis CI等，能够自动编译、打包和构建软件。这大大简化了构建过程，减少了人为错误的发生，并提高了构建的可重复性和一致性。

3. 自动化测试：持续集成应用通过自动运行单元测试、集成测试和系统测试等各种类型的测试，可以及早发现代码变更引入的问题。自动化测试还有助于减少手动测试的工作量，提高测试覆盖率，并促进团队在保证质量的同时快速交付可靠的软件。

4. 快速部署：持续集成应用通过自动化部署工具，如Docker、Kubernetes等，能够快速、可靠地将软件部署到目标环境中。这有助于降低部署过程中的人为错误，加快软件交付速度，并提供可靠的部署版本管理。

5. 团队协作：持续集成应用通过确保代码库的一致性和稳定性，促进团队成员之间的合作和沟通。开发者可以更容易地理解彼此的代码变更，并及时解决冲突和问题，从而提高团队的整体效率和协作能力。

总之，持续集成应用是一种通过自动化工作流程和实践方法来优化软件开发过程的方式，以实现快速、可靠和高质量的软件交付。

三、持续集成的工具

持续集成（Continuous Integration，CI）是一种开发实践，旨在通过频繁地将代码集成到主干分支，并进行自动化构建和测试，以尽早地发现和解决潜在的问题。以下是一些常见的工具和技术，用于实现持续集成：

1. Jenkins：Jenkins是一个非常流行的开源工具，广泛用于实现持续集成。它可以设置定期或基于事件触发的构建任务，并与版本控制系统（如Git、SVN）集成，获取源代码进行构建和测试。Jenkins提供了丰富的插件生态系统，可用于各种不同的构建、测试和部署需求。
2. GitLab CI/CD：GitLab是一个通过集成存储库管理、CI/CD和持续交付功能的综合性平台。GitLab CI/CD利用.gitlab-ci.yml文件来定义流水线，并与GitLab版本控制系统紧密集成。它提供了强大的自动化构建和测试功能，还支持容器化的构建环境。
3. Travis CI：Travis CI是一个基于云的持续集成服务，特别适用于GitHub上的开源项目。它使用简单的配置文件进行流程定义，并自动触发构建和测试。Travis CI提供了多种编程语言和框架的支持，并可与各种云平台和部署工具集成。
4. Azure DevOps：Azure DevOps是微软提供的一套云原生开发工具，其中包括持续集成和持续交付的功能。它与Azure云服务紧密集成，提供了可视化的流程设计器和丰富的报告和分析功能。Azure DevOps支持多种语言和平台，并提供与多种版本控制系统的集成。
5. CircleCI：CircleCI是一个基于云的持续集成平台，支持多种编程语言和框架。它使用配置文件进行流程定义，并提供了可视化的构建和测试报告。CircleCI可以与各种版本控制系统和云平台集成，并支持分布式构建和缓存机制，以提高构建效率。

这些工具都提供了自动化构建、测试和部署的能力，可以根据项目的需求和团队的技术栈选择最合适的工具。同时，为了实现成功的持续集成，还需要配合好的代码管理实践、良好的测试覆盖率和准确的构建过程定义。

Jenkins和Azure DevOps都是软件开发领域中广泛应用的工具，用于实现持续集成和持续交付（CI/CD）。下面是它们之间的对比：

1. 功能和扩展性：
   • Jenkins：Jenkins是一个开源工具，它提供了丰富的插件生态系统，可以用于各种不同的开发环境和技术堆栈。Jenkins具有高度可扩展性，可以自定义和灵活地配置工作流程。
   • Azure DevOps：Azure DevOps是微软的一套云原生全面的开发工具，它提供了一整套功能齐全的工具，包括源代码管理、持续集成、持续交付、测试等。Azure DevOps在与Azure云服务集成方面具有优势，并提供了更多与云原生开发相关的功能。
2. 用户界面和易用性：
   • Jenkins：Jenkins的用户界面相对较为简单，但需要一些时间来配置和调整。对于有经验的用户来说，可以使用Groovy脚本来定义复杂的工作流程。
   • Azure DevOps：Azure DevOps提供了直观友好的用户界面，能够快速上手使用。它提供了可视化的工作流程设计器，使得创建和管理流水线变得更加容易。此外，Azure DevOps还提供了丰富的报告和分析功能，方便用户监控和优化工作流程。
3. 安全性和权限控制：
   • Jenkins：Jenkins对于安全性和权限控制的支持相对较弱。它使用基本的用户名和密码进行身份验证，并且没有内置的用户管理功能。需要依赖插件来实现细粒度的权限控制。
   • Azure DevOps：Azure DevOps提供了全面的安全性和权限控制机制。它支持各种身份验证方式，包括Azure AD、OAuth等，并提供了灵活的角色和权限管理，可以根据团队的需求进行细粒度的权限配置。
4. 托管和集成：
   • Jenkins：Jenkins是一个本地部署的工具，需要用户自行管理和维护服务器。它可以与各种版本控制系统（如Git、SVN）以及云服务（如AWS、GCP）等集成，但需要手动配置和管理。
   • Azure DevOps：Azure DevOps是云原生的解决方案，无需用户自行管理和维护服务器。它与Azure云服务紧密集成，并且与多种版本控制系统、构建工具和测试工具等无缝集成。

总体而言，Jenkins更加自由和可定制，适用于需要高度定制化的环境。而Azure DevOps提供了一套全面的工具集，特别适合于使用Azure云服务和云原生开发的团队。选择哪个工具取决于项目的需求、团队的技术栈以及开发环境的特定要求。

四、使用Jenkins实现流水线

Jenkins Pipeline是一种用于定义和管理持续交付流程的工具。它是Jenkins的一个插件，提供了一种以代码方式编写、可重用和可扩展的方式来构建、测试和部署软件。

Jenkins Pipeline基于一种称为"Pipeline as Code"的概念，它允许将整个软件交付过程定义为一个脚本，该脚本可以存储在代码版本控制系统中，并与应用程序代码一起进行版本控制和管理。

使用Jenkins Pipeline，人们可以通过一个或多个阶段（stage）来描述软件交付过程的不同步骤。每个阶段都可以包含多个步骤（step），例如构建代码、运行测试、部署到预发布环境等。

Pipeline脚本支持多种语言，包括Groovy和DSL（Domain Specific Language）。您可以使用Groovy编写Pipeline脚本来实现复杂的逻辑和自定义操作。同时，Jenkins也提供了一些内置的步骤和函数，方便您在Pipeline中执行常见的任务，如下载依赖、编译代码、运行测试、部署应用等。

Jenkins Pipeline的主要优势包括：

1. 可视化：Pipeline通过Jenkins的用户界面提供了直观的可视化展示，可以清晰地查看整个交付过程的执行情况和结果。

2. 可重用性：Pipeline脚本可以在多个项目中重复使用，减少了重复劳动和维护成本。

3. 可扩展性：Pipeline脚本支持自定义步骤和函数，允许您根据项目需求进行扩展和定制。

4. 完备性：Pipeline提供了丰富的插件和集成选项，可以与其他工具和平台（如Docker、Kubernetes、Git等）无缝集成。

总之，Jenkins Pipeline提供了一种强大而灵活的方式来定义和管理软件交付流程，帮助团队实现持续集成和持续交付，并提高软件开发的效率和质量。

Jenkins支持两种脚本方式：声明式和脚本式。这两种脚本方式有着各自的特点和用法。

1. 声明式流水线（Declarative Pipeline）：

声明式脚本是Jenkins Pipeline的一种简化语法，旨在提供一种更加结构化和易于理解的方式来定义交付流程。它基于Groovy语法，并引入了一些特定的关键字和指令，以声明式的方式描述交付流程。

声明式流水线的特点包括：

1. 结构化: 使用段落、块和步骤等结构使脚本易于组织和阅读。
2. 插件集成: 可以直接使用Jenkins的大量插件，无需编写额外的代码。
3. 约定优于配置: 引入了一些默认约定和推荐实践，减少了编写脚本的复杂性。
4. 可扩展: 支持通过自定义函数和DSL来扩展脚本功能。

声明式流水线示例：

pipeline {
    agent any
    stages {
       stage('Checkout') {
                steps {
                // 按需检出代码等
        }
        stage('Build') {
                steps {
                // 构建步骤
            }
        }
        stage('Test') {
                steps {
                // 测试步骤
            }
        }
        stage('Deploy') {
               steps {
                // 部署步骤
            }
        }
    }
}

脚本式流水线是Jenkins Pipeline的原始语法，基于完整的Groovy语法，可以直接编写Groovy代码来实现更灵活和自定义的交付流程。

脚本式流水线的特点包括：

1. 自由灵活: 可以通过编写任意Groovy代码来实现复杂的逻辑和定制化操作。
2. 编程能力: 充分利用Groovy语言提供的编程功能，如条件判断、循环、函数等。
3. 维护成本: 相对于声明式脚本，脚本式脚本需要更多的编写和维护工作。

脚本式流水线示例：

node {
    stage('Checkout') {
    //检出代码等
    }
    stage('Build') {
        // 构建步骤
    }
    stage('Test') {
        // 测试步骤
    }
    stage('Deploy') {
        // 部署步骤
    }
}

无论选择声明式流水线还是脚本式流水线，团队都可以根据项目需求和个人偏好来选择适合的方式。声明式流水线提供了简化和结构化的语法，适合大部分常规交付流程；而脚本式流水线则适用于更加复杂和特定需求的场景，提供了更高的灵活性和编程能力。

参考：

1、《敏捷无敌》，作者：王立杰、许舟平，电子工业出版社

2、《运维困境与DevOps破解之道》，作者：Jeffery D. Smith，清华大学出版社