ما المقصود بالتكامل المستمر؟ 

عند إرسال التعليمات البرمجية، تتحقق أدوات التكامل المستمر من كل عملية تكامل عن طريق إنشاء تكرار للبناء وتشغيل مجموعة من الاختبارات التلقائية لاكتشاف أخطاء التكامل ومعالجتها بسرعة أكبر.

تم إنشاء التكامل المستمر كاستجابة لتحديات تطوير البرمجيات التقليدية، أي العمليات المرتبطة بالتكامل والنشر. في التطوير التقليدي، كان كل مطور مسؤولًا عن دمج التعليمات البرمجية الجديدة يدويًا في التكرارات الجديدة للتطبيق أو الخدمة، ما يجعل عملية الدمج بطيئة ومعرَّضة للأخطاء، خاصةً بالنسبة إلى فِرَق التطوير الكبيرة.

لم تكن أجزاء مختلفة من التعليمات البرمجية تعمل بشكل جيد معًا دائمًا، وقد قام المطورون بدمج تغييراتهم في جداول زمنية مختلفة، وأحيانًا في اللحظة الأخيرة، لذا كانت التعليقات حول مشكلات التكامل غالبًا ما تتأخر. أدَّت التأخيرات المرتبطة بعمليات التكامل غير المتسقة إلى صعوبة على الفِرَق في تحديد أي تغيير تسبَّب في ظهور الخطأ؛ ما جعل عملية تصحيح الأخطاء أيضًا صعبة.

وعلاوةً على ذلك، كان اختبار البرمجيات غير متكرر، مع إجراء تحديثات مجمَّعة كبيرة دفعة واحدة؛ لذلك يمكن أن تتسلل الأخطاء وتتراكم في قاعدة التعليمات البرمجية، ما يؤدي إلى حدوث أخطاء ومَواطن خلل للمستخدمين النهائيين. (واستكشاف الأخطاء وإصلاحها أكثر صعوبة للمطورين).

تساعد أدوات التكامل المستمر -التي تُعَد الأساس لممارسات عمليات التطوير الحديثة ومسارات التكامل المستمر/النشر المستمر (CI/CD) وبنية 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 مرّات في اليوم)، حيث تبقى للبناء والاختبار. وإذا اكتشف النظام وجود خطأ، فإنه يرسل إشعارات ويصحِّح التعليمات البرمجية ويتأكد من صحة التعليمات البرمجية المحدَّثة قبل دمجها بالكامل مع القاعدة.

وبالتالي، يمكِّن نهج التكامل المستمر فِرَق تطوير البرمجيات من اكتشاف الأخطاء وإصلاحها قبل أن تؤثِّر في أداء البرمجيات، ما يؤدي إلى توفير برمجيات عالية الجودة وجداول تسليم أكثر قابلية للتنبؤ.

على الرغم من أن تكوين نظام التكامل المستمر يختلف من فريق لآخر ومن شركة لأخرى، إلا أن كل نظام تكامل مستمر يعتمد على مكونات وعمليات معينة لتحسين مهام الدمج.

يبدأ التكامل المستمر بمستودع مركزي حيث يقوم جميع المطورين بإيداع التعليمات البرمجية الخاصة بهم. تُعَد المستودعات المركزية حجر الأساس لممارسات التكامل المستمر، وغالبًا ما تتم إدارتها بواسطة أنظمة التحكم في الإصدارات (VCS) مثل Git وBitbucket. عند يُرسل المطورون تغييراتهم، يتتبع المستودع المركزي هذه التغييرات، ما يكوِّن سجلًا كاملًا للتعديلات البرمجية يمكن لفِرَق التطوير استخدامه للتعاون بشكل أكثر كفاءة.

تستخدم المستودعات أيضًا استراتيجيات التفريع، مثل تطوير القاعدة الأساسية أو GitFlow لتمكين التطوير المتوازي. يُتيح التفريع للمطورين إنشاء فروع مميزة وفروع قصيرة الأمد لعزل عملهم قبل دمجه مرّة أخرى في الفرع الرئيسي للتعليمات البرمجية.

تعمل خوادم التكامل المستمر، التي يمكن تكوينها لبناء مشاريع مختلفة لمنصات مختلفة، على مركزية جميع عمليات التكامل المستمر وتوفِّر منصة مستقرة وموثوقًا بها لتطوير البرمجيات. وهي تقوم بنمذجة مهام سير العمل (للتسليم المستمر) وتصورها وتوفِّر واجهة سهلة الاستخدام لبناء مسارات التسليم المستمر.

تقوم خوادم التكامل المستمر أيضًا بتشغيل عمليات البناء، والاختبار، والإطلاق الآلية، وتنظيم بروتوكولات التحكم في النُسخ، ورصد مستودعات التعليمات البرمجية، وإدارة تقارير الحالة، ودعم الإضافات التي يمكن أن تعزِّز من وظائف النظام.

تشجِّع أنظمة التكامل المستمر المطورين على إرسال تغييرات التعليمات البرمجية عدة مرّات يوميًا، مع إعطاء الأولوية للتغييرات الصغيرة والمركزة على مهام أو ميزات محددة. باستخدام أدوات مثل طلبات السحب (الوصف) وطلبات الدمج، يمكن للفِرَق بدء مراجعات التعليمات البرمجية ومناقشة المشكلات قبل دمج التعليمات البرمجية الجديدة، بحيث يتم اكتشاف الأخطاء في وقت مبكر.

تراقب خوادم وأدوات التكامل المستمر (بما في ذلك أدوات التكامل المستمر مفتوحة المصدر الشهيرة مثل Jenkins و CircleCI و GitHub و AWS CodePipeline و GitLab) المستودع المركزي بحثًا عن تغييرات في التعليمات البرمجية. وعند اكتشافها لتغيير جديد، تقوم خوادم البناء بتشغيل عملية البناء وتنفيذ مهام سير العمل ونصوص البناء المحددة مسبقًا، وتجميع التعليمات البرمجية وتعبئتها استعدادًا للاختبار والنشر في نهاية المطاف.

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.

تقوم خوادم التكامل المستمر بإخطار المطورين على الفور في حالة فشل عملية البناء أو الاختبار. وفي حالة حدوث عطل، يعطي المطورون الأولوية لإصلاح التعليمات البرمجية لضمان بقاء الفرع الرئيسي قابلًا للنشر.

في حالة نجاح عملية البناء، تُنتج الخوادم مخرجات (مثل الثنائيات المترجمة وصور Docker وبرامج التثبيت) التي يتم إصدارها وتخزينها في مستودعات المخرجات للاختبار والنشر في المستقبل. وبغض النظر عن النتيجة، ستقوم أنظمة التكامل المستمر الرائدة بتسجيل محاولات التكامل ومعدلات النجاح والمقاييس الأخرى للتأكد من تمكُّن أعضاء الفريق من الوصول دائمًا إلى وثائق الإصدار الشاملة.

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 الواقع، يمكن أن تشكِّل أنشطة الاختبار غالبية عبء العمل لأدوات التكامل المستمر. 

الاختبار المستمر يبدأ في بيئة التكامل المستمر عندما يُنتج المطور إصدارًا وحزمة (تُعرف أيضًا باسم الكيان القابل للتثبيت أو الكيان المجمَّع) وينتهي عندما تنتقل الحزمة إلى الإنتاج. تشكِّل كل خطوة، من البداية إلى النهاية، مجموعة الاختبار.

كجزء من عملية الاختبار الآلي في التكامل المستمر، يقوم التطوير الموجَّه بالاختبار ببناء التعليمات البرمجية بشكل متكرر واختبارها في حالة استخدام واحدة في كل مرّة؛ ثم يُخطِر الفِرَق بكيفية أداء التعليمات البرمجية عبر المجالات الوظيفية للتطبيق.

ومع ذلك، من المهم أن يقوم المطورون بإجراء جميع الاختبارات—ومجموعات فرعية من الاختبارات—في بيئتهم المحلية لضمان عدم إرسالهم للتعليمات البرمجية المَصدر إلى نظام التحكم في الإصدارات إلا بعد تمكُّن من تغييرات التعليمات البرمجية الجديدة من اجتياز اختباراتها. يعمل هذا النهج على زيادة تغطية الاختبار إلى أقصى حد، ويمنع انحدار التعليمات البرمجية ويضع الأساس للتسليم المستمر.

في إطار عمل DevOps، يُعتبر التكامل المستمر الخطوة الأولى في عملية تطوير البرمجيات. 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 أفضل عمليات وثقافات عمليات التطوير إلى ما هو أبعد من التطوير والعمليات لتشمل هندسة المنصات والبنية التحتية والأمن والامتثال والحوكمة وإدارة المخاطر وخط الأعمال والمستخدمين النهائيين والعملاء. بعبارة أخرى، يجب أن تدمج عمليات التطوير الجيدة المدخلات من جميع الأطراف المعنية في التطبيق في دورة حياة تطوير البرمجيات.

كجزء من عمليات التطوير، يُتيح التكامل المستمر للمطورين التحقق من التعليمات البرمجية الخاصة بهم مرّة واحدة على الأقل يوميًا لمنع النُسخ المحلية من الانحراف بعيدًا عن القسم الرئيسي لبناء التعليمات البرمجية. ويساعد هذا النهج الفِرَق على تجنب تعارضات الدمج الكارثية التي قد تؤدي إلى "تعطيل" البناء في مرحلتَي التسليم والنشر.

يُعَد التكامل المستمر المحطة الأولى في مسار CI/CD ويتبعه عادةً عمليات التسليم المستمر والنشر المستمر.

يستكمل التسليم المستمر (CD) ما بدأته عملية التكامل المستمر، حيث يقوم بأتمتة تسليم التطبيقات وتحديثات قاعدة التعليمات البرمجية التي تم التحقق منها (مثل التحديثات، وإصلاحات الأخطاء، وحتى الميزات الجديدة) إلى جميع البيئات الضرورية للتطوير والاختبار، وأخيرًا تسليمها إلى المستخدمين النهائيين. تحافظ عمليات التسليم المستمر على سلامة مرحلة البناء، كي تكون المخرجات جاهزة للنشر في أي وقت.

مع النشر المستمر (المرحلة الأخيرة من عمليات التطوير)، يتم تحرير تغييرات التعليمات البرمجية تلقائيًا في بيئة الإنتاج وتوزيعها على المستخدم النهائي. في هذه المرحلة، اجتازت تعديلات التعليمات البرمجية جميع بروتوكولات الاختبار وبالتالي فهي آمنة وجاهزة للاستخدام العام. تقوم نصوص أو أدوات التكامل المستمر بعد ذلك بنقل مخرجات البرمجيات إلى الخوادم العامة أو منصات التوزيع (مثل متاجر التطبيقات) ودفع التحديث إلى المستخدمين النهائيين.

يحتوي التكامل المستمر والتطوير السريع على العديد من الميزات نفسها؛ بما في ذلك اختبار الأتمتة، لذلك قد يكون من المفيد مناقشة كيفية تفاعل الاثنين معًا.

يُعَد الأسلوب الرشيق ممارسة تنظِّم عملية التطوير إلى مجموعات عمل صغيرة تُعرَف باسم "الأشواط"، بهدف تقليل الحواجز، وتمكين التعاون بين المطورين، وتسريع تسليم البرمجيات. تُدرك المنهجيات الرشيقة أن ممارسات تطوير البرمجيات واحتياجات العملاء ديناميكية، ما يجعلها عرضة للتغيير بمرور الوقت.

على هذا النحو، يوفِّر الأسلوب الرشيق نهجًا تكراريًا للتطوير يمكِّن الفِرَق والشركات من التكيف بسهولة أكبر مع التغيير وتوسيع نطاق حلول البرامج وتطويرها بمرور الوقت. ونظرًا لأن التكامل المستمر يشجِّع التحديثات المتكررة والتحقق من صحة التعليمات البرمجية، فإنه يمكِّن أيضًا فِرَق التطوير الرشيق من طرح المنتجات عالية الجودة بشكل أسرع، ما يجعلها ممارسة رشيقة بطبيعتها.

يساعد التكامل المستمر فِرَق عمليات التطوير على الاعتماد على مستودع مشترك للبرمجة والاختبار والنشر ودعم البرامج، ولكن هناك بعض الخطوات الإضافية التي يمكن أن تتخذها المؤسسة لتحسين العملية. تشمل أفضل ممارسات التكامل المستمر التي يتم تنفيذها بشكل شائع ما يلي:

يتطلب إعداد مسار تكامل مستمر فعَّال -خاصةً كجزء من عمليات التطوير وأسلوب التطوير الرشيق- تخطيطًا وتكوينًا دقيقين، بما في ذلك اختيار الأدوات المناسبة وتحديد مهام سير عمل البناء والاختبار وتكوين البنية التحتية. تتطلب مسارات التكامل المستمر أيضًا صيانة دورية لاستيعاب التغييرات في قاعدة التعليمات البرمجية والاعتمادات (مثل واجهات برمجة التطبيقات) والبنية التحتية.

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

تمكِّن عمليات التكامل المستمر الفِرَق من معالجة الأخطاء مبكرًا، أحيانًا في غضون دقائق من تسجيل الوصول.

يمكن لكل فرد في الفريق تغيير التعليمات البرمجية ودمج تغييرات التعليمات البرمجية وتحديد حالات عدم توافق التعليمات البرمجية وأخطاء التكامل، وتبسيط مشاركة المعرفة وتحسين جودة التعليمات البرمجية والبرامج من خلال تعليقات زملائه.

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.

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