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Integrazione continua
Data di pubblicazione 16 luglio 2024
Autori: Chrystal R. China, Michael Goodwin
L'integrazione continua (CI,continuous integration) è un processo di sviluppo software in cui i sviluppatori integrano nuovo codice nella base di codice durante tutto il ciclo di sviluppo.
Quando il codice viene inviato, gli strumenti CI verificano ogni integrazione creando un'iterazione della build ed eseguendo una batteria di test automatizzati per rilevare e risolvere più rapidamente gli errori di integrazione.
CI è stato creato come risposta alle sfide dello sviluppo di software tradizionale, vale a dire i processi associati all'integrazione e alla distribuzione. Nello sviluppo tradizionale, ogni sviluppatore era responsabile dell'integrazione manuale del nuovo codice in nuove iterazioni di un'app o di un servizio, rendendo l'integrazione un processo lento e soggetto a errori, soprattutto per i grandi team di sviluppo.
Diversi pezzi di codice non sempre funzionavano bene insieme e gli sviluppatori integravano le loro modifiche in tempistiche diverse, e talvolta all'ultimo minuto, perciò il feedback sui problemi di integrazione veniva spesso ritardato. I ritardi legati a integrazioni incoerenti hanno reso più difficile per i team capire quale modifica avesse introdotto il bug, quindi anche il debug è diventato un processo arduo.
Inoltre, i test del software erano poco frequenti, con grandi aggiornamenti batch effettuati tutti in una volta, quindi i bug potevano sfuggire e accumularsi nella base di codice, causando errori e glitch per gli utenti finali (e rendendo la risoluzione dei problemi più difficile per gli sviluppatori).
Gli strumenti di CI, fondamentali per le moderne pratiche DevOps, le pipeline di integrazione continua/distribuzione continua (CI/CD) e le architetture di microservizi, aiutano a semplificare il processo di compilazione fornendo un feedback rapido sulle prestazioni di integrazione.
Con un sistema CI, il nuovo codice viene aggiunto a un repository centrale (in genere, più volte al giorno), dove rimane per le fasi di creazione e test. Se il sistema rileva un errore, invia notifiche, corregge il codice e conferma che il codice aggiornato è corretto prima di unirlo completamente alla base del codice.
Di conseguenza, l'approccio CI consente ai team di sviluppo software di rilevare e correggere gli errori prima che influiscano sulle prestazioni del software, con conseguente qualità del software e programmi di consegna più prevedibili.
Migliorare l'efficienza della distribuzione del software non significa rispondere al clamore DevOps del mercato, ma migliorare l'esperienza e la produttività degli sviluppatori in base ai dati DevOps.
Mentre la configurazione esatta di un sistema di integrazione continua varia da team a team e da azienda ad azienda, ogni sistema di integrazione continua utilizza determinati componenti e processi per ottimizzare le attività di integrazione.
La CI inizia con un repository centrale in cui tutti gli sviluppatori eseguono il commit del codice. Gli archivi centrali sono la pietra angolare delle pratiche CI e sono spesso gestiti da sistemi di controllo della versione (VCS) come Git e Bitbucket. Quando gli sviluppatori inviano le modifiche, il repository centrale ne tiene traccia creando una cronologia completa delle modifiche al codice, che i team di sviluppo possono utilizzare per collaborare in modo più efficiente.
I repository utilizzano anche strategie di ramificazione, come lo sviluppo basato su trunk o GitFlow, per facilitare lo sviluppo parallelo. La ramificazione consente agli sviluppatori di creare feature branch e branch di breve durata per isolare il loro lavoro prima di ricongiungerlo nel ramo di codice principale.
I server CI, che possono essere configurati per costruire vari progetti per diverse piattaforme, centralizzano tutte le operazioni CI e forniscono una piattaforma stabile e affidabile per lo sviluppo del software. Modellano e visualizzano i workflow (per la distribuzione continua) e forniscono un'interfaccia intuitiva per la creazione di pipeline di distribuzione continua (CD, continuous delivery).
I server CI eseguono anche build, test e versioni automatizzate, orchestrano i protocolli di controllo delle versioni, monitorano i repository di codice, gestiscono la segnalazione dello stato e supportano plug-in in grado di migliorare la funzionalità del sistema.
I sistemi CI incoraggiano gli sviluppatori a inviare modifiche al codice più volte al giorno, dando priorità a piccole modifiche mirate a attività o funzionalità specifiche. Utilizzando strumenti come le richieste pull (descrizione) e le richieste di unione, i team possono avviare revisioni del codice e discutere i problemi prima di unire nuovo codice, in modo che gli errori vengano rilevati in anticipo.
I server e gli strumenti di integrazione continua (inclusi i più diffusi strumenti CI open source come Jenkins, CircleCI, GitHub, AWS CodePipeline e GitLab CI) monitorano il repository centrale per rilevare eventuali modifiche al codice. Quando individuano una nuova modifica, i server di compilazione attivano il processo di compilazione ed eseguono workflow e script di compilazione predefiniti, compilando e impacchettando il codice in preparazione per il test e, infine, per la distribuzione.
Gli strumenti CI eseguono una serie di test per convalidare il codice prima che venga unito alla base di codice. I test unitari convalidano singoli componenti o funzioni, fornendo un feedback immediato sul comportamento del codice. I test di integrazione valutano le interazioni tra componenti e moduli software per assicurarsi che funzionino insieme correttamente e per individuare eventuali problemi che potrebbero sfuggire ai test unitari.
In alcuni flussi di lavoro CI, il test end-to-end convalida il software simulando le interazioni dell'utente per verificare che il software si comporti correttamente dal punto di vista dell'utente. I team possono anche eseguire test di qualità del codice e analisi statiche per verificare la reattività e la stabilità dell'applicazione sotto carico e per identificare le violazioni degli standard di codifica e le vulnerabilità di sicurezza.
I server CI notificano immediatamente agli sviluppatori se un build o un test fallisce. In caso di errore, gli sviluppatori danno la priorità alla riparazione del codice per garantire che il ramo principale rimanga distribuibile.
Se una compilazione ha esito positivo, i server producono artefatti (ad esempio file binari compilati, immagini Docker e programmi di installazione) che vengono sottoposti a controllo delle versioni e archiviati in repository di artefatti per test e distribuzioni futuri. Indipendentemente dai risultati, i principali sistemi CI registreranno i tentativi di integrazione, le percentuali di successo e altre metriche per assicurarsi che i membri del team possano sempre accedere alla documentazione completa delle versioni.
I test sono una componente essenziale dei processi di integrazione continua. I test costituiscono com minimo circa un terzo delle attività di CI, ma questo è vero solo quando i team eseguono una singola fase di test. In realtà, le attività di test possono costituire la maggior parte del workload per gli strumenti di CI.
Il test continuo in un ambiente CI inizia quando uno sviluppatore produce una build e un pacchetto (noti anche come entità installabile o entità pacchettizzata) e termina quando il pacchetto entra nella fase di produzione. Ogni fase, dall'inizio alla fine, include la suite di test.
Come parte del processo di test automatizzato in CI, lo sviluppo basato su test crea in modo iterativo il codice e lo testa un caso d'uso alla volta; e quindi notifica ai team le prestazioni del codice nelle aree funzionali dell'applicazione.
Tuttavia, è importante che gli sviluppatori eseguano tutti i test e sottoinsiemi di test nel loro ambiente locale, per assicurarsi di impegnare il codice sorgente nel controllo di versione solo dopo che le nuove modifiche al codice hanno superato i test. Questo approccio massimizza la copertura dei test, previene la regressione del codice e prepara il terreno per la distribuzione continua.
Nel framework DevOps, l'integrazione continua si trova all'inizio del processo di sviluppo software. Le pipeline DevOps accelerano la distribuzione di software di alta qualità automatizzando e combinando gli sforzi dei team di sviluppo e delle operazioni IT, che tradizionalmente esistevano nei propri silo.
I migliori processi e culture DevOps si estendono oltre lo sviluppo e le operazioni per includere l'ingegneria di piattaforma e infrastruttura, la sicurezza, la conformità, la governance, la gestione del rischio, le linee di business, gli utenti finali e i clienti. In altre parole, un buon DevOps dovrebbe incorporare gli input di tutti gli stakeholder delle applicazioni nel ciclo di vita dello sviluppo software.
Nell'ambito di DevOps, la CI consente agli sviluppatori di verificare il codice almeno una volta al giorno per evitare che le copie locali si discostino troppo dal ramo principale della build del codice. Questo approccio aiuta i team a evitare disastrosi conflitti di merge che potrebbero "rompere" la build nelle fasi di consegna e distribuzione.
L'integrazione continua è la prima tappa della pipeline CI/CD ed è in genere seguita dai processi di distribuzione continua e distribuzione.
La distribuzione continua (CD) riprende da dove si interrompe l'integrazione continua, automatizzando la distribuzione delle applicazioni e le modifiche convalidate della base di codice (aggiornamenti, correzioni di bug e persino nuove funzionalità) in tutti gli ambienti necessari per lo sviluppo, il test e, infine, la consegna agli utenti finali. I processi CD mantengono la fase di costruzione «verde», in modo che gli artefatti siano pronti per l'installazione in qualsiasi momento.
Con la distribuzione continua (la fase finale di DevOps), le modifiche al codice vengono rilasciate automaticamente nell'ambiente di produzione e distribuite all'utente finale. A questo punto, le modifiche al codice hanno superato tutti i protocolli di test e sono quindi sicure e pronte per l'uso pubblico. Gli script o gli strumenti CI spostano quindi l'artefatto software su server pubblici o piattaforme di distribuzione (come gli store di applicazioni) e inviano l'aggiornamento agli utenti finali.
L'integrazione continua e lo sviluppo agile hanno molte delle stesse caratteristiche, inclusa l'automazione dei test, quindi può essere utile discutere di come interagiscono i due.
Agile è una pratica che organizza il processo di sviluppo in piccoli gruppi di lavoro, o «sprint», per ridurre al minimo le barriere, consentire la collaborazione tra sviluppatori e accelerare la distribuzione del software. Le metodologie Agile riconoscono che le pratiche di sviluppo del software e le esigenze dei clienti sono dinamiche, il che le rende suscettibili di cambiare nel tempo.
Pertanto, Agile fornisce un approccio iterativo allo sviluppo che consente ai team e alle aziende di adattarsi più facilmente ai cambiamenti e di scalare ed evolvere le soluzioni software nel tempo. E poiché la CI incoraggia aggiornamenti frequenti e la convalida del codice, consente anche ai team agili di distribuire prodotti di alta qualità ancora più velocemente, rendendola una pratica intrinsecamente agile.
L'integrazione continua aiuta i team DevOps a fare affidamento su un archivio condiviso per la codifica, il test, l'implementazione e il supporto del software, ma ci sono alcune misure aggiuntive che un'azienda può adottare per ottimizzare il processo. Le migliori pratiche di CI comunemente implementate includono:
Una base di codice consolidata e centralizzata può semplificare la distribuzione e la visibilità. Molte organizzazioni utilizzano la gestione del controllo del codice sorgente per gestire un unico repository che tiene traccia e controlla tutti i file associati alla build di un prodotto.
Le organizzazioni possono creare una cultura di coerenza richiedendo agli sviluppatori di eseguire il commit delle loro modifiche nel flusso di sviluppo principale almeno una volta al giorno. Ciò consente anche agli sviluppatori di verificare che la propria copia sia coerente con il flusso di sviluppo principale.
L'ottimizzazione degli script di compilazione, la parallelizzazione dei compiti e l'utilizzo di meccanismi di caching possono ridurre i tempi di compilazione. I team possono anche configurare le pipeline di CI in modo che le nuove integrazioni, qualora dovessero presentare problemi, falliscano nelle prime fasi del processo. Ciò consente agli sviluppatori di risolvere i problemi più rapidamente e di dedicare meno tempo al lavoro di debug.
Rendere l'ambiente di test il più simile possibile all'ambiente di produzione finale può garantire che i risultati dei test forniscano una rappresentazione accurata delle prestazioni del software nel mondo reale.
L'implementazione di flag di funzione per controllare il rilascio di nuove funzioni consente ai sistemi CI di unire funzionalità incomplete o sperimentali nel ramo principale senza influire sulla produzione complessiva.
La revisione e l'aggiornamento periodici della pipeline di CI per incorporare nuovi strumenti, tecnologie e best practice consente alla pipeline di evolversi in base alle esigenze di un progetto.
La creazione di una solida pipeline CI, soprattutto nell'ambito di DevOps e dello sviluppo agile, richiede un'attenta pianificazione e configurazione, che includa la scelta degli strumenti giusti, la definizione dei workflow di compilazione e test e la configurazione dell'infrastruttura. Le pipeline CI richiedono anche una manutenzione regolare per adattarsi alle modifiche alla base del codice, alle dipendenze (come le API) e all'infrastruttura.
Tuttavia, l'implementazione della CI può offrire ai team di sviluppo software una serie di vantaggi, tra cui:
I processi CI consentono alle squadre di affrontare gli errori in anticipo, a volte entro pochi minuti dal check-in.
Tutti i membri del team possono modificare il codice, integrare le modifiche al codice e identificare le incompatibilità del codice e gli errori di integrazione, semplificando la condivisione delle conoscenze e migliorando la qualità del codice e del software attraverso il feedback tra pari.
Poiché il nuovo codice viene integrato continuamente, i team dedicano meno tempo all'integrazione e al test di grandi batch di codice. E il ciclo di feedback accelerato offerto dagli strumenti CI aiuta gli sviluppatori a iterare e fornire aggiornamenti software e nuovi prodotti agli utenti finali più velocemente.
Commit di codice frequenti comportano modifiche più piccole e incrementali, più facili da comprendere, rivedere e testare. In questo modo si riduce il rischio di introdurre problemi importanti nella base del codice durante lo sviluppo.
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