ما المقصود بالتكامل المستمر؟ 

التكامل المستمر هو الجزء الأول من مسار CI/CD، وهو سير عمل مؤتمت لعمليات التطوير يعمل على تبسيط عملية تسليم البرامج. ويُتيح التكامل المستمر لفرق عمليات التطوير تحسين تطبيقات البرامج الخاصة بهم بشكل مستمر، وتلقي تعليقات متسقة، واكتشاف الأخطاء وإصلاحها قبل أن تؤثِّر في أداء البرامج، وتقديم برامج ذات جودة أعلى وفق جداول تسليم أكثر قابلية للتنبؤ. 

عندما يلتزم المطور بتغييرات الكود في الفرع الرئيسي أو المشترك لنظام التحكم بالإصدارات، يؤدي ذلك إلى تشغيل أداة التكامل المستمر (CI) لإنشاء "بناء" للقاعدة البرمجية المحدَّثة. يلتقط نظام CI التعليمات البرمجية الجديدة، ويجمعها مع التعليمات البرمجية الحالية ويجمعها مع أي تبعيات، مثل ملفات التكوين أو المكتبات أو الموارد الأخرى. وهذا يشكِّل "البناء".

ويتم تشغيل الاختبارات المؤتمتة للتحقق من صحة هذا الإصدار قبل إنتاج "عنصر البناء" - الملف الناتج الذي يتم تمريره لمزيد من الاختبارات أو إلى بيئة الإنتاج. ويُشار إلى هذا الجزء التالي من المسار بالتسليم المستمر.

تم ابتكار التكامل المستمر (CI) كحل للتحديات المرتبطة بتطوير البرمجيات التقليدي، وخاصةً عمليات الدمج والنشر. في أساليب التطوير التقليدية، يكون كل مطوِّر مسؤولًا عن دمج الكود الجديد يدويًا في النسخ الجديدة من التطبيق أو الخدمة، ما يجعل عملية الدمج تستغرق وقتًا طويلًا وعرضةً للأخطاء، خاصةً لدى فرق التطوير الكبيرة.

لم تكن أجزاء الكود المختلفة تعمل دائمًا بتناغم، وكان المطورون يدمجون تغييراتهم في أوقات متفاوتة (أحيانًا في اللحظة الأخيرة)؛ لذلك غالبًا ما تتأخر التعليقات حول مشكلات التكامل. عندما ظهرت المشكلات، جعلت تأخيرات التعليقات من الصعب على الفرق تحديد التغيير الذي تسبَّب بالمشكلة، وجعلت عملية تصحيح الأخطاء أكثر صعوبة.

علاوةً على ذلك، كان اختبار البرمجيات يتم بشكل نادر. عادةً ما كانت الفرق تنفِّذ تحديثات كبيرة دفعة واحدة، ما سمح بمرور الأخطاء وتراكمها في قاعدة الكود. ونتيجةً لذلك، واجهت فرق التطوير مهام أكثر صعوبة في استكشاف الأخطاء وإصلاحها، وارتفعت معدلات الفشل، وتأخرت إصدارات الكود؛ كما خسرت الشركات إيرادات؛ بسبب عدم كفاءة العمليات، وشهد المستخدمون المزيد من الأخطاء والمشكلات في البرمجيات.

يساعد التكامل المستمر -وهو أحد المكونات الأساسية لممارسات عمليات التطوير الحديثة ومسارات التكامل المستمر/النشر المستمر (CI/CD) وبنى الخدمات المصغرة- على تبسيط عملية البناء من خلال توفير ملاحظات سريعة حول أداء التكامل.

باستخدام نظام التكامل المستمر، تتم إضافة التعليمات البرمجية الجديدة إلى مستودع مركزي (عادةً عدة مرات في اليوم)، حيث تبقى للبناء والاختبار. إذا اكتشف النظام خطأً، فإنه يرسِل إشعارات ويصحِّح الكود ويؤكِّد أن الكود المحدَّث صحيح قبل دمجه بالكامل مع قاعدة كود البرنامج.

رغم أن التكوين الدقيق لنظام التكامل المستمر يختلف من فريق لآخر ومن شركة لأخرى، فإن كل نظام CI يستخدم مكونات وعمليات معينة لتحسين مهام دمج الكود.

يبدأ التكامل المستمر (CI) بمستودع مركزي مشترك يقوم جميع المطورين بإيداع الكود فيه. تُعَد المستودعات المركزية حجر الأساس لممارسات التكامل المستمر (CI). غالبًا ما تُدير أنظمة التحكم في الإصدارات (VCS) مثل Git وBitbucket هذه المستودعات. عندما يُرسِل المطورون التغييرات، يقوم المستودع المركزي بتتبُّعها، ما يُنشئ تاريخًا كاملًا للتغييرات يمكن لفرق التطوير استخدامه للتعاون بشكل أكثر كفاءة.

تستخدم المستودعات أيضًا تقنيات الفروع، التي تُنشئ خطوط تطوير منفصلة لعزل التغييرات الجارية عن قاعدة الكود الرئيسية (الفرع الرئيسي) وتسهيل التطوير المتوازي. تُتيح تقنية الفروع للمطورين إنشاء فروع للميزات (لعزل ميزات معينة للتطبيق) وفروع قصيرة المدة لفصل أعمالهم قبل دمجها مرة أخرى في الفرع الرئيسي للكود.

على سبيل المثال، Gitflow هو نموذج تفرُّع قائم على Git يخصِّص أدوارًا (مثل "main"، و"feature"، و"develop" و"release") للفروع المختلفة لتنظيم كيفية تفاعلها مع بعضها. تتطلب فروع Gitflow من المطورين إنشاء فروع للميزات والانتظار حتى اكتمال الميزة قبل دمج التغييرات في الفرع الرئيسي.

خوادم التكامل المستمر هي أدوات تعمل على توحيد وإدارة جميع عمليات التكامل المستمر. وتعمل كمركز للأتمتة في عملية التكامل المستمر (CI).تراقِب خوادم التكامل المستمر المستودعات للكشف عن تغييرات الكود وتشغيل مسارات CI المعرَّفة مسبقًا عند اكتشاف أي تغييرات. تنفِّذ خوادم CI عمليات البناء والاختبار والإصدار تلقائيًّا؛ وتنسِّق بروتوكولات التحكم في الإصدارات؛ وتُعالج تقارير الحالة؛ وتدعم الإضافات التي يمكن أن تعزز وظائف النظام.

تحتوي العديد من خوادم CI على واجهات مستخدم تساعد الفرق على تصميم وتصوُّر سير العمل وبناء مسارات التسليم المستمر (CD).

تشجِّع أنظمة التكامل المستمر المطورين على تقديم تغييرات الكود عدة مرات يوميًا، مع التركيز على تغييرات صغيرة ومحددة لمهام أو ميزات معينة. تُتيح أدوات التكامل المستمر للفرق بدء مراجعات الكود ومناقشة المشكلات قبل دمج الكود الجديد، بحيث يتم اكتشاف الأخطاء مبكرًا في عملية التطوير.

يمكن لنظام التكامل المستمر القائم على Git، على سبيل المثال، بدء طلبات سحب (pull requests) لجلب تغييرات الكود من فرع محلي (مخزَّن على جهاز مطور واحد) ودمجها في الفرع البعيد الحالي (المخزَّن عن بُعد ويشترك فيه جميع أعضاء فريق التطوير). تُتيح طلبات الدمج للمطورين دمج التغييرات المقترحة من فرع محلي مع فرع محلي آخر لمراجعة الفريق ومناقشته والموافقة عليه قبل دمجه مع الفرع البعيد.

تقوم خوادم وأدوات التكامل المستمر (بما في ذلك الأدوات مفتوحة المصدر الشهيرة مثل Jenkins وCircleCI وGitHub وAWS CodePipeline وGitLab CI) بمراقبة المستودع المركزي للكشف عن تغييرات الكود. عند اكتشاف أي تغيير جديد، تقوم خوادم التكامل المستمر بتشغيل عملية البناء وتنفيذ سير العمل والبرمجيات النصية المهيأة مسبقًا، لتجميع وتغليف الكود استعدادًا للاختبار وأخيرًا للنشر.

تقوم أدوات التكامل المستمر بإجراء مجموعة من الاختبارات للتحقق من صحة التعليمات البرمجية قبل دمجها مع قاعدة التعليمات البرمجية. تتحقق اختبارات الوحدة من صحة المكونات أو الوظائف الفردية، ما يوفِّر ملاحظات فورية حول سلوك التعليمات البرمجية. تقوم اختبارات التكامل بتقييم التفاعلات بين مكونات البرامج والوحدات النمطية للتأكد من أنها تعمل معًا بشكل صحيح ولتحديد أي مشكلات قد تفوِّتها اختبارات الوحدة.

في بعض مهام سير عمل التكامل المستمر، يقوم الاختبار الشامل بالتحقق من صحة البرنامج من خلال محاكاة تفاعلات المستخدم للتحقق من أن البرنامج يتصرَّف بشكل صحيح من وجهة نظر المستخدم. يمكن للفِرَق أيضًا إجراء اختبارات جودة التعليمات البرمجية والتحليلات الثابتة للتحقق من استجابة التطبيق واستقراره تحت الحمل وتحديد انتهاكات معايير التعليمات البرمجية والثغرات الأمنية.

تعمل خوادم التكامل المستمر على إخطار المطورين على الفور في حالة فشل عملية البناء أو الاختبار. عند حدوث فشل، يمكن للمطورين إعطاء الأولوية لإصلاح الكود لضمان بقاء الفرع الرئيسي قابلًا للنشر.

إذا نجح بناء البرمجيات، تُنتِج الخوادم قطعًا برمجية (مثل الكود المحوَّل برمجيًا، وصور Docker والمكتبات) يتم إنشاؤها أثناء عملية البناء، وتتم إدارة إصداراتها وتخزينها في المستودعات لاستخدامها في الاختبار والنشر لاحقًا. بغض النظر عن النتيجة، تقوم أنظمة التكامل المستمر الرائدة بتسجيل محاولات التكامل، ومعدلات النجاح، وغيرها من المقاييس لضمان قدرة أعضاء الفريق على الوصول دائمًا إلى توثيق شامل للإصدارات.

يُعَد الاختبار عنصرًا حيويًا في عمليات التكامل المستمر. كحد أدنى، يشكِّل الاختبار حوالي ثلث أنشطة التكامل المستمر، ولكن هذا صحيح فقط عندما تقوم الفِرَق بإجراء مرحلة اختبار واحدة. في أغلب الأحيان، تشكِّل أنشطة الاختبار معظم عبء العمل لأدوات التكامل المستمر. 

يبدأ الاختبار المستمر في بيئة التكامل المستمر عندما يُرسِل المطور كودًا جديدًا إلى قاعدة الكود. يؤدي هذا الإجراء إلى تشغيل عملية بناء واختبار مؤتمت. في كثير من الحالات، يتم إجراء اختبارات إضافية بعد إنشاء ملفات البناء (Artifacts) وقبل نشر الكود في بيئة الإنتاج. من المهم أيضًا أن يقوم المطورون بتشغيل الاختبارات -وأجزاء منها- في بيئتهم المحلية لضمان التزامهم بالكود المصدر في نظام التحكم بالإصدارات فقط بعد اجتياز التغييرات الجديدة للاختبارات.

يُطلق على هذا الاختبار متعدد الجوانب للوظائف المختلفة وحالات الاستخدام والتكاملات مصطلح "مجموعة الاختبارات" (Test Suite). يُتيح هذا النهج تحقيق أقصى تغطية للاختبارات، ويمنع تراجع الكود، ويمهِّد الطريق لتحقيق التسليم المستمر الناجح.

التطوير القائم على الاختبار (TDD) هو نهج آخر لتطوير البرمجيات. TDD هو نهج يعمل فيه المطورون "من النهاية إلى البداية"، حيث يكتبون الاختبار قبل كتابة أي كود. في هذا النهج، يكتب المطورون اختبارًا على مستوى الوحدة يفشل أولًا، ثم يكتبون الحد الأدنى من الكود لجعله ينجح. بمجرد الانتهاء من ذلك، يمكن إعادة بناء كلٍّ من الاختبار وكود الإنتاج وتحسينه.

يساعد هذا النهج المطورين في التركيز على المتطلبات المحددة جيدًا وتجنُّب الأكواد غير الضرورية. كما أنه يؤكِّد على التعليقات المستمرة ويمكن أن يكون أسلوبًا ناجحًا في تسريع دورات التطوير.

تعمل مسارات DevOps على تسريع تسليم البرامج عالية الجودة من خلال أتمتة جهود فِرَق التطوير وعمليات تكنولوجيا المعلومات والجمع بينها، والتي كانت موجودة تقليديًا في صوامعها الخاصة.

تمتد عمليات وثقافات عمليات التطوير الناجحة إلى ما وراء التطوير والتشغيل لتشمل هندسة المنصات والبنية التحتية، والأمن، والامتثال، والحوكمة، وإدارة المخاطر، ووحدات الأعمال، والمستخدمين النهائيين والعملاء. بمعنى آخر، يجب أن تشمل عمليات التطوير الجيدة آراء جميع الأطراف المعنية في التطبيقات ضمن دورة حياة تطوير البرمجيات.

في إطار عمل عمليات التطوير، يقع التكامل المستمر في بداية عملية تطوير البرمجيات ومسار CI/CD. يُتيح التكامل المستمر (CI) للمطورين التحقق من الكود بشكل متكرر لمنع تباعد النسخ المحلية عن الفرع الرئيسي للكود. يساعد هذا النهج الفرق على تجنُّب تعارضات الدمج التي قد "تتسبَّب في تعطُّل" عملية البناء في مرحلتَي التسليم والنشر.

يُتيح التكامل المستمر للمطورين أيضًا تقديم تحديثات صغيرة ومتكررة تعزز حلقات التعليقات السريعة والمستمرة والتحسين المستمر بناءً على أولويات احتياجات العملاء - وهي من المبادئ الأساسية لفلسفة عمليات التطوير (DevOps).

يُعَد التكامل المستمر المحطة الأولى في مسار CI/CD ويتبعه عادةً عمليات التسليم المستمر والنشر المستمر. يُشير التكامل المستمر إلى عمليات الدمج المتكررة للكود والإنشاءات واختبارات الوحدة التي تتبعها.

يواصِل التسليم المستمر (CD) ما يتركه التكامل المستمر، حيث يقوم بأتمتة تسليم تغييرات قاعدة الكود المعتمدة (بما في ذلك التحديثات، وإصلاح الأخطاء وحتى الميزات الجديدة) إلى بيئات محددة أو مستودعات الكود. تتلقى فرق عمليات التطوير إشعارات حول أحدث عملية بناء، ويمكنها نقل التحديثات يدويًا إلى بيئة الإنتاج المباشرة. الهدف من مرحلة مسار التسليم المستمر هو نشر الكود الجديد بأقل جهد ممكن مع السماح بمستوى من الإشراف البشري قبل أن يصبح الكود مباشرًا.

يُصدِر التسليم المستمر تغييرات الكود تلقائيًّا للمستخدمين النهائيين بعد اجتياز سلسلة من الاختبارات المسبقة، مثل اختبارات التكامل التي تُجرى في بيئة مقلدة لضمان سلامة الكود. يتعامل كل من التسليم المستمر والنشر المستمر مع الأتمتة في مراحل أبعد من التكامل المستمر وغالبًا ما يُستخدمان بالتبادل.

يكمُن الفرق بين التسليم المستمر والنشر المستمر في مستوى الأتمتة المستخدم في إصدارات البرمجيات أو التطبيقات. في التسليم المستمر، ينتقل الكود تلقائيًّا إلى بيئات شبيهة بالإنتاج لإجراء اختبارات إضافية وضمان الجودة، مثل تقييم المخاطر واكتشاف ثغرات الكود المصدر. يتطلب الانتقال إلى بيئة الإنتاج تدخلًا بشريًا بعد اجتياز الاختبارات بنجاح.

في النشر المستمر، تذهب الأتمتة إلى أبعد من ذلك. بمجرد اجتياز الكود للاختبارات، يتم نشره في بيئة الإنتاج تلقائيًّا دون الحاجة إلى موافقة بشرية.¹

التطوير بالأسلوب الرشيق (Agile) هو نهج تكراري في هندسة البرمجيات يركِّز على المرونة، والتعاون، والتحسين المستمر، والاستجابة السريعة للتغييرات. وهو ممارسة تنظِّم التطوير في مجموعات أصغر من العمل، أو "أشواط"، لتسهيل التعاون بين المطورين والأطراف المعنية وتسريع عملية تسليم البرمجيات.

بالمثل، يتطلب التكامل المستمر (CI) تحديثات كود متكررة ومتزايدة والتحقق المستمر من الكود. وهي نهج تكراري للتطوير يُتيح للمطورين ترقية وتوسيع نطاق حلول البرامج بسرعة بمرور الوقت وتقديم منتجات عالية الجودة للمستخدمين بشكل أسرع. وعلى هذا النحو، فإن التكامل المستمر هو ممارسة للأسلوب الرشيق بطبيعته. 

يساعد التكامل المستمر فرق التطوير على التكرار بسرعة أكبر وتقديم برمجيات أفضل للمستخدمين، لكن يمكن للشركة اتخاذ خطوات إضافية لتحسين العملية. تشمل ممارسات التكامل المستمر التي يتم تنفيذها بشكل شائع ما يلي:

تساعد ممارسات التكامل المستمر -وأطر عمل عمليات التطوير بشكل أوسع- الشركات على تبسيط التعاون ودمج الكود والحفاظ على مسارات التسليم المستمر. تعمل هذه الممارسات على تحسين جودة البرمجيات وتسريع عمليات إصدار البرمجيات. تتضمن أدوات التكامل المستمر الحديثة مجموعة من التقنيات الناشئة التي تعزز هذه الممارسات وتعزز قيمتها.

على سبيل المثال، أصبح استخدام الذكاء الاصطناعي (AI) والتعلم الآلي (ML) في عمليات التكامل المستمر ممارسة تطوير قياسية. يمكن للأدوات المدعومة بالذكاء الاصطناعي مساعدة المطورين على إنشاء أنظمة قادرة على التصحيح الذاتي، تحدِّد تلقائيًّا الكود الخطأ وتصحِّحه قبل أن يؤثِّر في الفرع الرئيسي للتطوير. يمكن لأنظمة التكامل المستمر المدعومة بالتعلم الآلي توليد حالات اختبار مخصصة تلقائيًّا استنادًا إلى الكود المقدَّم والتعديلات، ما يقلل من الوقت الذي يقضيه المطورون في إنشاء اختبارات الكود يدويًا.

مع تزايد تعقيد التهديدات الإلكترونية،² يقوم المطورون بشكل متزايد بدمج ممارسات الأمن مباشرةً في عملية تطوير البرمجيات. تعمل استراتيجيات الأمان "التحويل إلى اليسار" على إدخال فحوصات الأمان في المراحل المبكرة من التطوير، بما في ذلك عمليات التكامل المستمر، لضمان اكتشاف الثغرات أثناء البرمجة بدلًا من بعد النشر.

اليوم، تشكِّل Kubernetes والمنظومة الأوسع للتقنيات المتعلقة بالحاويات اللبنات الأساسية لبيئات تكنولوجيا المعلومات الحديثة. يُدمج DevSecOps الأمان في كل مرحلة من مراحل عمليات التطوير لمعالجة التحديات الأمنية المرتبطة بمثل هذه المنظومات الديناميكية.

الحاويات هي وحدات برمجية قابلة للتنفيذ تعمل على كود التطبيقات مع مكتباته وتوابعه بحيث يمكن تشغيل الكود في أي بيئة حوسبة. وKubernetes -المعروف أيضًا باسم k8s أو kube- هو منصة مفتوحة المصدر لتنظيم الحاويات، تُستخدم لجدولة التطبيقات المعبأة في حاويات وأتمتة نشرها وإدارتها وتوسيع نطاقها.

تقليديًا، كانت فرق عمليات التطوير تعتمد على فريق أمان منفصل لتحديد الثغرات، ثم تستخدم الملاحظات لتنفيذ تغييرات الكود في التحديثات التالية للتطبيق. الآن، من المتوقع من المطورين تأمين الحاويات ومجموعات Kubernetes وتطبيق مبادئ الثقة الصفرية في جميع تطبيقات البرامج الخاصة بهم وعملية التطوير، وهو ما يعكس نموذجًا تشغيليًا جديدًا.³ إن اعتماد ممارسات DevSecOps يعني أن البرمجة وتطوير البرامج لم يَعُد يقتصر على بناء الميزات فحسب، بل يتعلق أيضًا بتوقُّع المخاطر.

تُعَد الحوسبة دون خادم والبنية السحابية الأصلية أيضًا من الأولويات بالنسبة لفرق عمليات التطوير اليوم.

الحوسبة دون خادم هي نموذج تطوير وتنفيذ تطبيقات يُتيح للمطورين إنشاء وتشغيل كود التطبيق دون الحاجة إلى توفير أو إدارة الخوادم أو البنية التحتية الخلفية. الخوادم في البيئات دون خادم موجودة فعليًا، لكنها تُدار بالكامل بواسطة مزوِّد خدمة سحابية (CSP). في مسارات التكامل المستمر، تعمل المنصات الخالية من الخوادم على تحرير المطورين من مخاوف البنية التحتية الخلفية؛ حتى يتمكنوا من التركيز على البرمجية الأمامية ومنطق الأعمال.

مع انتشار الحوسبة دون خوادم وتطبيقات الذكاء الاصطناعي، تؤدي البنى القائمة على الأحداث (EDAs) دورًا محوريًا في مساعدة الفرق على التعامل مع التعقيد المتزايد للحوسبة السحابية. تدعم البنى القائمة على الأحداث (EDAs) التواصل في الوقت الفعلي بين الأنظمة الأمامية والخلفية المفصولة بشكل فضفاض، ما يمكِّن الأنظمة من العمل بشكل مستقل ومعالجة الأحداث (أيّ تغيير أو إجراء يحدث داخل النظام) بشكل غير متزامن.

في مسارات التكامل المستمر، يعني هذا أن المطورين يمكنهم توسيع نطاق مكونات التطبيق الفردية دون التأثير في التطبيق بأكمله، ما يساعد الفرق على إنشاء قواعد بيانات وعمليات تكامل أكثر مرونة واستجابة وقابلية للتطوير.

إن إعداد مسار تكامل مستمر قوي يتطلب تخطيطًا وتكوينًا دقيقين، بما في ذلك اختيار الأدوات المناسبة، وتحديد سير العمل للبناء والاختبار، وتكوين البنية التحتية. تتطلب مسارات التكامل المستمر أيضًا صيانة دورية لاستيعاب التغييرات في قاعدة الكود والاعتمادات (مثل واجهات برمجة التطبيقات) والبنية التحتية.

ومع ذلك، يمكن أن يوفر تنفيذ التكامل المستمر لفِرَق تطوير البرامج مجموعة من الفوائد، منها:

تُتيح عمليات التكامل المستمر للفرق معالجة الأخطاء مبكرًا - في بعض الأحيان خلال دقائق من إرسال الكود.

يمكن لأي شخص في الفريق تغيير الكود، ودمج تغييرات الكود، وتحديد عدم توافق الكود وأخطاء التكامل، ما يؤدي إلى تبسيط تبادل المعرفة وتحسين جودة الكود والبرمجيات من خلال تعليقات الزملاء.

نظرًا لأن التعليمات البرمجية الجديدة يتم دمجها باستمرار، تقضي الفِرَق وقتًا أقل في دمج واختبار دفعات كبيرة من التعليمات البرمجية. وتُسهم حلقة التعليقات المتسارعة التي توفِّرها أدوات التكامل المستمر في مساعدة المطورين على تكرار تحديثات البرامج والمنتجات الجديدة وتقديمها للمستخدمين النهائيين بشكل أسرع.

تعني الالتزامات المتكررة للكود تغييرات أصغر وأكثر تدريجية، ما يجعل من السهل فهمها ومراجعتها واختبارها. وهذا يقلل من خطر ظهور مشكلات كبيرة في قاعدة الكود في أثناء التطوير.