持续交付这点事

Jun 15th, 2020

Posted by 飒然Hang in

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持续交付指的是在短周期内完成软件产品，以保证软件保持在随时可以发布的状态。让每一个变更都经过一条自动化的检验流水线，来检查每一个变更的质量，通过就进入下一个阶段。其不是一种工具，而是一种实践！

持续交付的共识和管理机制如下：

• 不要阻塞开发人员，这是实现持续交付的本质理念
• 为每个团队指定构建负责人或者发布工程师：优化交付流水线，提升交付效率
• 项目状态应该对参与整个过程（包括构建、部署、测试和发布）的所有人都是可见的

• 做好风险管理

  • 迭代增量式交付是有效风险管理的关键
  • 手工测试环境、试运行环境和生产环境总是需要严格的访问控制
  • 让风险识别成为每日立会的一部分

• 做好审计

  • 手工测试环境、试运行环境和生产环境总是需要严格的访问控制：指定谁能够访问“特权”环境。
  • 要求每次部署都要进行审计，以确切知道到底修改了哪些内容。
  • 文档自动化、自文档

接下来先说明实现持续交付的一些基础设施和准备工作，然后从本地开发和自动化构建/部署流水线两方面说明持续交付的具体实现。

一. 基础设施和准备工作

1.1 基础设施和环境管理

让所有测试环境（包括持续集成环境）都要与生产环境相似

• 开发人员要把运维人员当做重要用户
• 切忌吞噬错误信息
• 使用运维团队熟悉的技术：开发人员最早负责创建部署脚本，后面移交给运维团队负责维护
• 把创建和维护基础设施需要的所有内容都进行版本控制
• 以自动化方式进行配置和部署！
• 像对待生产环境一样对待测试环境！
• 容器化技术实现不可变基础设施

1.2 配置管理

版本控制、依赖管理、软件配置管理

• 各个环境的手工配置 -> 自动化配置
• 对所有内容进行版本控制
• 指定依赖库的确切版本，不要用快照或者模式匹配版本
• 配置文件与二进制文件分离

1.3 测试策略

• 创建全面的自动化测试套件：单元测试、组件测试、验收测试，每一种测试的代码覆盖率都高于80%以上
• 每次修改都能运行一次自动化测试集合

1.4 数据管理

• 把创建和迁移数据库全部变成自动化过程，是部署流程的一个组成部分
• 让测试自己创建它们所需的状态，并确保每个测试都独立于其他测试
• 对数据库进行版本管理，使用DbDeploy这样的工具管理数据迁移过程的自动化。
• 在大多数据情况下，不要在测试中使用生产数据集的副本。?

• 数据库回滚和无停机发布

  • 大多数修改应该是增加操作（比如向数据库中增加新表或字段），尽可能不修改已存在的结构

• 测试数据

  • 测试的独立性、原子性
  • 其他类型的测试，一定不要使用生产数据库的一个dump，除非有特殊情况

• 部署流水线中的数据管理

  • 提交测试：快速运行，避免复杂的数据准备
  • 验收测试：后续阶段可以复用
  • 容量测试：为测试提供足够的输入数据，可以看做验收测试的重复利用

1.5 主干开发

主干开发的分支模式实现持续交付最好的模式，但为了在主干模式下保持应用可发布，需要做到

• 每次创建分支，都要认识到它带来的成本
• 频繁提交代码合并到主干
• 新功能隐藏：功能开关统一管理达到特性隐藏的目的(Togglz?)
• 增量开发：将所有的变更都变成一系列的增量式小修改，而且每次小的修改都是可发布的。
• 抽象模拟分支（无法使用增量开发）：修缮者模式，使用门面模式隔离待改造代码。
• 使用组件，根据不同部分修改的频率对应用程序进行解耦。

二. 本地开发

让开发者不受阻塞、不受不必要的干扰 -> 持续开发

• 确保自动化测试、构建部署脚本都能够在开发机上运行
• 本地自动化测试：预测试提交pretested commit/个人构建personal build/试飞构建preflight build【保证本地开发所有验证方式与流水线上的验证方式一致，提高开发人员在本地发现问题的能力】
• 提交前在本地运行所有的提交测试，等提交测试通过后再继续工作
• 在可控的环境上部署开发的应用程序
• 修复破坏应用程序的任意修改是最高优先级的任务，构建失败后不要提交新代码

2.1 六步提交法

规范开发习惯。主动提前集成；小步提交、完整代码、不影响已有功能；关注代码规范、动静态扫描问题

• 检出最近成功的代码
• 第一次个人构建
• 第二次个人构建： 拉取主干代码集成后本地测试
• 提交代码到主干

提交不影响已有功能！！

• 增量迭代开发
• 抽象模拟分支

2.2 规范化、自动化核心步骤

• 提高开发环境的效率: 环境获取的服务化、自助化；环境的一体化、一致性

  • 本地开发环境

    • 共享机器池
    • Git提交日志插入截图：Share Bucket+Google Drive
    • 远程开发机器/Web IDE

    • 依赖的服务

      • 维护一个单独的环境，让开发环境接入
      • 服务虚拟化工具来模拟依赖的服务，Mountbank、WireMock
  • 联调环境：提供机器池，确保有两套空闲环境，自助化提供给开发者使用

• 规范化、自动化本地检查

  • 语法检查、规范检查、单元测试：Maven/Gradle插件

• 建设并自动化代码入库前的检查流程

  • 持续集成前的必要工作

2.3 代码审查

人工代码检查

• 统一并明确代码审查标准
• 统一并明确日志提交规范
• 传达团队的代码规则、质量基准
• LGTM（Looks good to me）

方式

• 代码入库前的设计时检查：在设计阶段进行代码审查

  • 代码入库前门禁检查，需要考虑灵活性，提供绕过机制
  • 代码入库后检查
• 工具辅助的线下异步审查：依赖于Gitlab、Gerrit、Code Climate Engines，一对一审查
• 面对面审查：架构问题、结对编程
• 代码增量审查/代码全量审查
• 团队审查：适合专项讨论
• 代码审查计入工作量和绩效考评

代码提交规范

• 提交日志规范

原则

相关资料可见：谷歌代码审查指南

2.4 快速反馈、增量开发

边开发边验证

• 提高运行静态检查和测试的方便性、灵活性：Maven/Gradle插件

• 提供沙盒环境方便验证和测试

  • 小范围的增量构建和验证？
  • 测试数据：直接使用生产环境、生产数据的导出并脱敏
• 实时检验工具：IDE实时检验、Liveload

三. 自动化构建/部署流水线

部署流水线就是对软件交付流程的建模。

实现部署流水线的一些共识如下：

• 流水线建设原则

  • 测试尽量完整，保证产品质量->完备的测试机制
  • 运行速度够快->尽早反馈、提高交付速度
  • 使用的所有环境尽量和生产环境一致->复现问题
• 所有相关角色提供构建状态可视化：持续交付流水线大屏显示
• 存储构建结果报告
• 只要有环节失败，就停止整个流水线！
• 制品库是特殊的版本控制系统，不需要保存所有版本。
• 为部署流水线的每个阶段创建脚本：脚本是系统中的一等公民
• 增量式实现流水线：如果流程中有手工操作部分，就在流水线中为它创建一个占位符。

接下来从流水线的各个阶段分别说明。

3.1 提交阶段

从技术角度上断言整个系统是可以工作的。

• 编译、单元测试、组装打包、代码分析
• 少于五分钟，一定不要超过十分钟
• 提交测试：单元测试、组件测试
• 只有在某个错误让提交阶段的其他任务无法执行时，才停下来否则就直至提交阶段全部运行完后，汇总所有的错误和失败报告
• 此阶段的结果：结果报告、二进制包、元数据

3.2 自动化验收测试

验证一个用户故事或需求的验收条件是否被满足。针对业务！

• 配置环境、部署二进制文件、冒烟测试、验收测试
• 令验收测试失败的构建版本不能被部署
• 先部署再测试，重用部署脚本。
• 类生产环境运行验收测试：大部分是功能验收测试，关注功能正确性
• 开发人员能够在自己的开发环境中运行自动化验收测试
• 测试的关注点在系统的行为，而非数据本身。所以抵制使用生产数据的备份做为验收测试
• 验收测试的性能不是主要考虑问题，重点在测试的全面性。
• 正确地做验收测试：不要幼稚地对照着验收测试条件，盲目地把所有东西都自动化。
• 验收测试可以看作所有后续测试阶段（包括容量测试）的某种模板：从部署准备开始，然后核实环境和应用程序都已被正确配置和部署，最后执行测试。

3.3 后续测试

• 手工测试：探索性测试、易用性测试
• 非功能测试：性能、安全、可维护、可扩展

3.4 部署发布

此阶段的触发不需要自动，测试或者运维人员可以做到自服务即可

• 对不同环境采用同一部署方式：使用同样的脚本向所有环境部署，包括开发机器
• 一键式部署是对环境进行修改的唯一途径。
• 部署测试：对部署进行冒烟测试，验证部署是否成功，证明其部署的可靠性
• 确保部署流程是幂等的
• 只有通过了自动化构建、测试和部署的那些修改才能发布！
• 明确每个环境的部署和发布都是由谁负责
• 发布计划：第一次发布，产出一些文档、自动化脚本或其他形式的流程步骤

• 首次部署：首个迭代的主要目标之一就是在迭代结束时，让部署流水线的前几个阶段可以运行，实现部署流水线的“抽水泵”。

  • 部署流水线的提交阶段。
  • 一个用于部署的类生产环境。
  • 通过一个自动化过程获取在提交阶段中生成的二进制包，并将其部署到这个类生产环境中。
  • 一个简单的冒烟测试，用于验证本次部署是正确的，并且应用程序正在运行。

• 对发布过程进行建模并让构建晋级

  • 为了达到发布质量，一个构建版本要通过哪些测试阶段
  • 每个阶段需要设置什么样的晋级门槛或需要什么样的签字许可。
  • 对于每个晋级门槛来说，谁有权批准让某个构建通过该阶段。
• 将每次已通过验收测试的变更版本部署在试运行环境中

• 紧急修复: 紧急修复版本也要走完标准的部署流水线，与其他代码变更没什么区别。

  • 有时候回滚比部署新的修复版本更划算。
• 持续部署：每当有版本通过自动化测试之后，就将其部署到生产环境中。【需要依赖强大的自动化测试机制】

3.5 度量

每次提交后都产生关于这些度量的报告和可视化效果并保存起来

• 周期时间（cycle time），从决定要做某个特性开始，直到把这个特性交付给用户的这段时间
• 自动化测试覆盖率
• 代码库特征
• 提交版本库次数
• 构建失败次数
• 构建所花时间

4.1 DevOps

Devops是这些年很流行的一个概念，其目的就是打通研发和运维环节，以达到全员目标一致，保障软件高效交付。

• 职能团队提供平台和工具，让全栈工程师能够自己处理端到端的工作，实现DevOps。
• 全栈开发：工程师不再只是对某一个单一职能负责，而是对最终产品负责。

4.2 信息溯源

打通研发流程中流动的多种标识信息，以方便相关人员快速获取需要的信息，提高工作效率。包括任务工单、代码提交号、版本号、代码审查 ID、测试用例 ID、Bug ID。

• 制品与源代码版本管理：放置在制品包中的元数据，体现源代码版本号。
• 源代码与需求/Bug的版本关联: 提交代码时需要在注释里注明需求ID、测试用例ID等。

五. 参考资料