ما المقصود بدورة حياة عمليات التطوير؟

تصف عملية تطوير العمليات كيفية انتقال البرنامج من التفكير إلى الإنتاج وتقديم التعليقات، ثم العودة إلى التفكير، حيث تعمل فرق التطوير والعمليات بصفتها وحدة واحدة متعاونة. وهي تتضمن تدفقًا شاملاً للممارسات وسير عمل الأتمتة التي يمكن لفرق عمليات التطوير استخدامها لتخطيط إصدارات البرمجيات وتطويرها وتشغيلها وتحسينها.

غالبًا ما يتم تصوير مراحل دورة حياة عمليات التطوير بصفتها جزءًا من "حلقة لا متناهية"، حيث تقع أنشطة التطوير على اليسار وأنشطة التشغيل على اليمين، متصلةً في مسار واحد مستمر.

ففي جانب "التخطيط ← البرمجة ← البناء ← الاختبار" من الحلقة، تعمل الفرق على صقل متطلبات البرمجيات وتحويلها إلى قصص مستخدمين صغيرة، وإيداع الرمز في مستودعات البرمجيات بشكل تدريجي (ولكن متكرر)، واستخدام أدوات التكامل المستمر(CI) لبناء كل تغيير في الرمز واختباره آليًا.

أما في جانب "الإصدار ← النشر ← التشغيل ← المراقبة"، فتقوم مسارات العمل المؤتمتة بدفع التغييرات عبر بيئات تكنولوجيا المعلومات وصولاً إلى المستخدمين. وفي هذه الأثناء، تتبع أدوات قابلية الملاحظة سلامة النظام وأداء البرمجيات وسلوك المستخدم لاكتشاف المشكلات وقياس الأثر الإجمالي.

تؤكد الحلقة اللامتناهية أن كل مرحلة من دورة حياة عمليات التطوير تؤثر في الأخرى. وتتشارك الفرق في العمل والمعرفة والمسؤوليات، بدلاً من نقلها ذهابًا وإيابًا بين الصوامع. كما توضح الحلقة كيف يمكن لمسارات عمل عمليات التطوير تبسيط عمليات تسليم البرمجيات وتحسينها. من الناحية المثالية، ستكون كل دورة أسرع وأكثر أمانًا وأكثر آلية من سابقتها.

وعلى هذا النحو، تُمكِّن عمليات التطوير المؤسسات من مواءمة الأشخاص والعمليات والأدوات لتقديم تطبيقات برمجية عالية الجودة وتجارب مستخدم سلسة.

كل مرحلة من مراحل دورة حياة عمليات التطوير تفيد المراحل الأخرى وتتداخل معها، ولكن لكل مرحلة غرض واضح ومجموعة من الأنشطة المرتبطة بها. تشمل المراحل ما يلي:

في مرحلة التخطيط، تترجم فرق عمليات التطوير احتياجات الأعمال وتعليقات المستخدمين إلى خطط عمل واضحة ومحددة الأولويات ومحددة زمنيًا، بالإضافة إلى مسارات عمل إدارة المشاريع التي توجه أنشطة التطوير والعمليات في المراحل اللاحقة. توضح هذه المرحلة الرؤية والنطاق وخارطة الطريق للإصدار البرمجي أو بناء النظام حتى يفهم الجميع ما يبنونه وسبب أهميته وكيفية قياسهم للنجاح.

قد تشمل أنشطة التخطيط النموذجية ما يلي:

• تنقيح الأعمال المتراكمة للمنتج وفرزها (مثل الميزات الجديدة وإصلاحات الأخطاء والديون التقنية).

• تحليل مدخلات الأطراف المعنية للاطلاع على احتياجات المستخدمين وقيودهم.

• تقسيم العمل إلى مهام وقصص المستخدمين (أوصاف ميزات البرمجيات مكتوبة من منظور المستخدم)، والقصص الملحمية (قصص المستخدمين واسعة النطاق للغاية بحيث لا يمكن معالجتها في تكرار برمجي واحد) لتقدير متطلبات الموارد وتحديد الاعتماديات.

• تحديد مؤشرات الأداء الرئيسية (KPIs) ومؤشرات مستوى الخدمة (SLIs) وأهداف مستوى الخدمة، حتى تعرف المراحل اللاحقة كيف تبدو "الحالة الجيدة".

خلال مرحلة البرمجة، يحول المطورون البنية التحتية المخطط لها ومتطلبات البرمجيات إلى مصدر الرمز مع التركيز على ضمان الجودة والعمليات المستقبلية. فالأمر لا يتعلق بكتابة تعليمات برمجية جديدة فحسب. بل يتعلق أيضًا بإعداد جميع المكونات اللازمة لعمليات البناء والاختبار والتكامل والنشر الآلية بعد ذلك في مسار العمل.

تستلزم عملية البرمجة ما يلي:

• كتابة التعليمات البرمجية لتنفيذ وظائف جديدة وإصلاح العيوب وتلبية الاحتياجات غير الوظيفية (مثل الأمان).

• إجراء تغييرات صغيرة وتدريجية في التعليمات البرمجية إلى مستودعات مشتركة داخل أنظمة التحكم في الإصدار (مثل Git وGitHub) للمراجعة.

• اختبار التزامات التعليمات البرمجية حتى يمكن بناؤها بسلاسة ودمجها مع قاعدة التعليمات البرمجية.

• إضافة اختبارات الوحدات والعناصر المؤتمتة أو تحديثها، بحيث يمكن لعمليات التكامل المستمر المستقبلية التحقق من سلوك التعليمات البرمجية آليًا بعد كل عملية إيداع.

في مرحلة البناء، يتم تجميع تغييرات مصدر الرمز والتحقق من صحتها وتعبئتها تلقائيًا في عناصر بناء قابلة للنشر. حيث تجلب أدوات عمليات التطوير التغييرات في التعليمات البرمجية من نظام التحكم في الإصدار، وتجري فحوصات مؤتمتة وتنتج الحزم (مثل صور حاوية Docker والثنائيات المجمعة) التي تم إصدارها والتي تكون جاهزة للنشر أو للخضوع لمزيد من الاختبارات.

وبشكل أكثر تحديدًا:

• تجمع البرامج النصية المؤتمتة وأدوات البناء مصدر الرمز، وتحل الاعتماديات وتنزلها (بما في ذلك المكتبات وأطر العمل والوحدات)، وتربط كل شيء في ملف قابل للتنفيذ أو صورة.

• يتم تشغيل الاختبارات المؤتمتة الأساسية كجزء من عملية البناء. وإذا فشلت عملية البناء، فسيتم وضع علامة عليها بأنها معطلة وستبقى في مرحلة البناء. وإذا تم اجتياز عملية البناء، يتم الانتقال إلى المرحلة التالية من دورة الحياة.

تهدف مرحلة الاختبار—والتي تسمى أيضًا مرحلة التحقق من الصحة—إلى المساعدة على ضمان تصرف تغيير التعليمات البرمجية كما هو متوقع في ظروف العالم الحقيقي. تستخدم فرق عمليات التطوير مجموعة من أدوات الاختبار المتقدمة للتحقق باستمرار من أن كل تغيير وظيفي وآمن وفعال قبل أن ينتقل إلى مرحلة لاحقة في المسار أو يصل إلى مرحلة الإنتاج.

عادةً ما تكون عمليات الاختبار مدمجة بإحكام في مسار التكامل المستمر/التسليم المستمر (CI/CD)، بحيث يحصل المطورون على تعليقات سريعة ومتكررة حول جودة التعليمات البرمجية.

ويُعد الهدف الأساسي من اختبار البرمجيات هو تحديد العيوب في أقرب وقت ممكن (عندما تكون هذه العيوب أقل تكلفةً وأسهل في الإصلاح) ومنع الإصدارات المعيبة من التقدم وصولاً إلى الإصدار. كما يتحقق الاختبار من أن التغييرات الجديدة لن تعطل الوظائف الحالية، ما يساعد المطورين في الحفاظ على استقرار النظام بشكل عام مع تطور منتجات البرمجيات.

توفر مرحلة الإصدار بوابة محكومة بين "البناء التجريبي" و"النشر المباشر"، حيث تتم الموافقة على تغييرات التعليمات البرمجية للإنتاج وإظهارها للمستخدمين المستهدفين. تقوم فرق التطوير بإعداد التعليمات البرمجية المثبتة والتي تم اختبارها للنشر من خلال حزمها والتحقق من جاهزيتها للإنتاج وتنسيق كيفية انتقالها إلى بيئات الاختبار والإنتاج وموعد انتقالها.

تتضمن عمليات الإصدار الشائعة ما يلي:

• إجراء فحوصات الجودة والأمن والامتثال النهائية وفقًا لمعايير القبول المحددة مسبقًا.

• إرفاق عناصر البناء بنسخ إصدارات محددة، وإنشاء سجلات التغيير والوثائق البرمجية.

• تحديد الثغرات الأمنية في الإصدار القادم وتخطيط إستراتيجيات التخفيف من حدتها (مثل التراجع) لمعالجة المشكلات.

أثناء مرحلة النشر، يتم تسليم التعليمات البرمجية المختبرة والتي تم حزمها تلقائيًا إلى البيئات المستهدفة (الاختبار أو الإنتاج). إن أدوات إدارة التكوين والبنية التحتية كرمز (IaC)—التي تستخدم ملفات التكوين ولغات البرمجة الوصفية عالية المستوى لأتمتة توفير البنى التحتية وتنسيق إصدارات البرامج—تساعد فرق عمليات التطوير على ضمان تسليم البرامج بطريقة موثوقة وقابلة للتكرار.

عادة ما يتم توجيه النشر بواسطة منصات التسليم المستمر (CD) ومنصات الحاويات (مثل Kubernetes) التي تنسق عمليات نشر البرمجيات (سحب عناصر البناء وتحديث الحاويات والثنائيات وإجراء الاختبارات النهائية وتحويل حركة المرور إلى الإصدار الجديد).

غالبًا ما تستخدم فرق عمليات التطوير إستراتيجيات نشر مختلفة للتأكد من تقديم الإصدارات الجديدة تدريجيًا، وحتى يمكن التراجع عنها بسرعة، إذا لزم الأمر.

في عملية النشر باللون الأزرق والأخضر، على سبيل المثال، يتم نشر التطبيقات في بيئتي إنتاج متوازيتين، وتقوم كل بيئة بتشغيل إصدار مختلف من التطبيق. البيئة "الزرقاء" تشغل التطبيق الحي، بينما تتولى البيئة "الخضراء" الاختبار والتحقق من صحة إصدارات التطبيقات الجديدة. عندما يمر التكرار الجديد، تصبح البيئة الخضراء هي البيئة النشطة، وتبقى البيئة الزرقاء خاملة—ولكنها تظل متاحة—للتعامل مع عمليات التراجع.

باستخدام "نشر الكناري"، تقوم الفرق بنشر التطبيقات لمجموعة فرعية صغيرة من المستخدمين—أو "الكناري"—لمراقبة البيئة الحية واختبارها قبل طرح التطبيق لقاعدة المستخدمين بأكملها.

ومثلما كانت تُستخدم طيور الكناري لتحذير عمال مناجم الفحم من الغازات السامة، فإن عمليات نشر الكناري تحذر فرق التطوير من عيوب التطبيقات من دون المخاطرة بحدوث مشكلات في الأداء على نطاق واسع تؤثر في كل المستخدمين. إذا كان التطبيق يعمل بشكل جيد مع مجموعة الكناري، فسيقوم المطورون بتوزيعه تدريجيًا على مجموعات أكبر حتى يصبح متاحًا لجميع المستخدمين.

تركز مرحلة التشغيل على الحفاظ على استقرار الأنظمة الحية وأدائها وأمانها وإتاحتها للمستخدمين الحقيقيين في ظل أعباء العمل الحقيقية. فهي ليست "نهاية" دورة حياة التطبيق. بل إنها تعيد البيانات والرؤى إلى المراحل السابقة.

في هذه المرحلة، تقوم فرق عمليات التطوير بما يلي:

• تشغيل التطبيقات والإشراف عليها في بيئة الإنتاج، بما في ذلك أي خدمات وبنى تحتية واعتماديات مرتبطة بها.

• إدارة عمليات تخطيط السعة وتوسيع نطاق العمليات حتى لا تتدهور تدفقات حركة المرور بمرور الوقت.

• اكتشاف المشكلات وفرزها ومعالجة عوائق الأداء وتطبيق إصلاحات الأخطاء أو عمليات التراجع حسب الحاجة.

• تطبيق تصحيحات الأمان وفرض ممارسات الحوكمة (مثل ضوابط الوصول وعمليات تدقيق الامتثال) لتحسين أمان النظام.

في مرحلة المراقبة، تراقب الفرق باستمرار التطبيقات والبنية التحتية في الإنتاج للكشف عن المشكلات وفهم سلوك المستخدمين الحقيقيين وإرسال الرؤى إلى فرق التطوير والعمليات.

تجمع فرق عمليات التطوير بيانات قابلية الملاحظة (المقاييس والسجلات والتتبعات) وغيرها من المعلومات من التطبيقات والخوادم والشبكات وقواعد البيانات لتتبع الأداء في الوقت الفعلي. فهي تحدد عتبات وتنبيهات بحيث تؤدي حالات الخلل (مثل ارتفاع زمن انتقال واجهة برمجة التطبيقات أو أنماط الوصول المريبة) إلى إطلاق إشعارات للتحقيق السريع والمعالجة.

إذا اكتشفت أدوات المراقبة عيبًا برمجيًا أو مشكلة في الاستخدام، فإنها تُحيل المعلومات إلى أنظمة تتبع المشكلات وقوائم المهام المتراكمة، حتى تتمكن الفرق من تعديل التكرارات اللاحقة.​

لا تتضمن الحلقة اللامتناهية مرحلة "آمنة" بشكل صريح، ولكن غالبًا ما تتضمن مسارات عمليات التطوير ممارسات وتقنيات تتضمن تدابير أمنية طوال دورة الحياة.

وهنا يأتي دور التطوير والأمن والعمليات (DevSecOps) إلى إطار العمل.

التطوير والأمن والعمليات—وهو اختصار لمصطلح التطوير والأمن والعمليات—هي ممارسة لتطوير البرمجيات تنقل بروتوكولات الأمان من يمين دورة حياة التطوير (نهايتها) إلى يسارها (بدايتها). باستخدام النهج المبكر، يقوم المطورون بتنفيذ بروتوكولات الأمان (مثل تشفير البيانات والتحقق من صحة المدخلات ووضع ضوابط الوصول المستندة إلى الأدوار والمصادقة متعددة العوامل) أثناء كتابة التعليمات البرمجية.

كما يدمج التطوير والأمن والعمليات أنشطة "الانتقال إلى اليمين"، ما يوسع ممارسات الأمان إلى بيئات الإنتاج بعد النشر. تعطي ممارسات الأمن المتأخر الأولوية لمراقبة التطبيقات وقت التشغيل تحت ظروف العالم الحقيقي واختبارها وحمايتها. فهي تكمل نهج الأمن المبكر من خلال إنشاء حلقة تعليقات مستمرة، حيث تسهم مشكلات الأمن المكتشفة في الإنتاج في توجيه مراحل التطوير السابقة.

عند استخدامهما معًا، يُمكِّن نهجا الأمن المبكر والأمن المتأخر المؤسساتِ من دمج ضوابط الأمن في كل مرحلة من مراحل دورة حياة عمليات التطوير. تساعد الإستراتيجية الأمنية المزدوجة، "الأمن في كل مرحلة"، فرق عمليات التطوير على تنفيذ كل من الوقاية المبكرة وكشف التهديدات بعد النشر والاستجابة لها، ما يعزز الوضع الأمني العام ويدفع التحسين المستمر.

وتمثل دورة حياة عمليات التطوير تطورًا لمنهجيات تطوير البرمجيات التقليدية، مثل منهجيتي الشلال والأسلوب الرشيق.

منهجية الشلال هي منهجية تطوير تتبع عمليةً خطيةً وتسلسليةً، حيث يجب إكمال كل مرحلة من مراحل دورة الحياة واعتمادها—مثل جمع المتطلبات والتصميم والتنفيذ والاختبار والنشر والصيانة—بالكامل قبل البدء في المرحلة التالية. وتعطي هذه المنهجية الأولوية للتخطيط الاستباقي والتوثيق التفصيلي وقابلية التنبؤ، ما يجعلها مناسبةً للمشاريع ذات المتطلبات المستقرة والمحددة بوضوح والتي تتوقع تغييرات قليلة (مثل المشاريع المتعلقة بالحكومة والرعاية الصحية).

توفر منهجية الشلال تحكمًا قويًا في العمليات، ولكن فرق التطوير معزولة. إن إجراء التغييرات بعد اكتمال المرحلة أمر مكلف ويستغرق وقتًا طويلاً. باختصار، تعاني منهجية الشلال من صعوبة في الرشاقة.

الأسلوب الرشيق هو منهجية تطوير تكرارية تقدم زيادات صغيرة ووظيفية من العمل عبر دورات قصيرة (تعرف باسم "سباقات الأشواط"). فهي تعطي الأولوية للتخطيط التكيفي والتسليم المبكر والتحسين المستمر بناءً على تعليقات أصحاب المصلحة، ما يمكّن فرق التطوير من الاستجابة للمتطلبات والظروف المتغيرة بسرعة.

يمكن لمنهجيات الأسلوب الرشيق أن تثبت فعاليتها في البيئات الديناميكية، مثل الشركات الناشئة. فهي تخفف من الصلابة الخطية لمنهجيات الشلال من خلال فرق متعددة التخصصات تعطي الأولوية لوظائف البرمجيات على التوثيق الشامل. ومع ذلك، تركز المنهجيات الرشيقة على عملية تطوير البرمجيات، مع استبعاد عمليات التشغيل.  

تقدم عمليات التطوير ممارسة ثقافية وتقنية حديثة تدمج فرق التطوير والعمليات، مع الاستفادة من أدوات التكامل المستمر والتسليم المستمر (CI/CD) (مثل GitLab) للاختبار والنشر وأتمتة المراقبة. على عكس منهجيتي الأسلوب الرشيق والشلال، يمكن لممارسات عمليات التطوير أن تساعد المؤسسات على تسريع إصدارات البرمجيات وبناء تطبيقات تظل ذات أداء عالٍ ورشيقةً في ظل بنيات الخدمات المصغرة وبيئات تكنولوجيا المعلومات المرتكزة على السحابة شديدة الديناميكية في وقتنا الحاضر.

توفر العمليات السبع طريقة أخرى لتصور دورة حياة عمليات التطوير بوصفها نتاج العمليات السبع المستمرة.

يتضمن التطوير المستمر تخطيط البرمجيات وبرمجتها، حيث يقوم المطورون بتجزئة العملية إلى تكرارات أصغر وأكثر قابليةً للإدارة. يقوم المطورون بتخزين التغييرات في أنظمة التحكم بالإصدارات ومواءمة تعليماتهم البرمجية باستمرار مع متطلبات الأطراف المعنية، ما يساعد الفرق على تقليل المخاطر والتكيف بسرعة مع التغييرات.

يدمج التكامل المستمر تغييرات التعليمات البرمجية من عدة مطورين في مستودع مشترك، ما يؤدي تلقائيًا إلى تشغيل عمليات البناء بعد كل عملية إيداع. وهو يتيح لفرق عمليات التطوير تحسين تطبيقات البرمجيات الخاصة بهم بشكل مستمر وتلقي تعليقات متسقة واكتشاف الأخطاء وإصلاحها قبل أن تؤثِّر في أداء البرمجيات، بالإضافة إلى تقديم برمجيات ذات جودة أعلى وفق جداول أكثر قابلية للتنبؤ. 

يتيح الاختبار المستمر للمطورين إمكانية بدء تقييمات التعليمات البرمجية وبروتوكولات الاختبار تلقائيًا (مثل اختبارات الوحدات). ويستخدم أدوات اختبار لفحص التعليمات البرمجية المدمجة باستمرار بحثًا عن الأخطاء وعيوب الاستخدام ومشكلات الأداء. ويوفر الاختبار المستمر للمطورين التعليقات السريعة التي يحتاجونها لتحسين البرمجيات دون تأخير دورة حياتها.

يعمل التسليم المستمر على أتمتة تسليم التطبيقات والتغييرات المعتمدة في قاعدة التعليمات البرمجية (التحديثات وإصلاحات الأخطاء وحتى الميزات الجديدة) لجميع بيئات البنية التحتية اللازمة لإجراء المزيد من الاختبارات. يتم تجميع إنشاءات التعليمات البرمجية التي تجتاز جميع اختبارات التكامل ومراحل التحقق من الصحة وتسليمها إلى مستودعات التعليمات البرمجية، والتي تعمل على مركزية حزم التعليمات البرمجية وتخزينها في حالة قابلة للنشر.

يرتقي النشر المستمر بالتسليم خطوة إلى الأمام من خلال النشر التلقائي لكل تغيير معتمد إلى الإنتاج، دون تدخل بشري. وعندما يتم اختبار تحديثات التعليمات البرمجية والتحقق من صحتها واعتمادها، تنقل أدوات النشر المستمر عناصر البرمجيات إلى بيئة اختبار ما قبل الإنتاج، أو إلى خوادم عامة ومنصات توزيع (مثل متاجر التطبيقات) حيث يمكن للمستخدمين الوصول إليها.

تتطلب التعليقات المستمرة من فرق عمليات التطوير استخلاص رؤى من بيانات المراقبة وبيانات تجربة المستخدم ومدخلات الأطراف المعنية لتحسين تراكم المنتجات وتحديد مدى إلحاح كل تحسين.

تتتبع المراقبة المستمرة أداء التطبيقات والبنية التحتية في الوقت الفعلي، وتحدد المشكلات بشكل استباقي للحفاظ على موثوقية النظام. وتصور معظم أدوات المراقبة بيانات مسار التكامل المستمر والتسليم المستمر (CI/CD) باستخدام لوحات المعلومات، ما يزيد من رؤية مجموعة التكنولوجيا وتمكين التحسينات القائمة على البيانات.

تتولى أدوات الأتمتة توفير البنية التحتية وتوسيع الموارد والقيام بالنسخ الاحتياطي للبيانات وتوجيه حركة المرور وصيانة النظام، ما يمكن فرق عمليات التطوير من تطبيق التعليقات باستمرار على إصدارات التطبيقات الجديدة.

يمكن أن يكون للاستفادة من أفضل ممارسات عمليات التطوير العديد من الفوائد للمؤسسات، بما في ذلك: