Devops 开发运维基础篇之软件开发和持续集成

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引言

    DevOps（Development和Operations的组合词）是一组过程、方法与系统的统称，用于促进开发（应用程序/软件工程）、技术运营和质量保障（QA）部门之间的沟通、协作与整合。
    它是一种重视“软件开发人员（Dev）”和“IT运维技术人员（Ops）”之间沟通合作的文化、运动或惯例。透过自动化“软件交付”和“架构变更”的流程，来使得构建、测试、发布软件能够更加地快捷、频繁和可靠。
    它的出现是由于软件行业日益清晰地认识到：为了按时交付软件产品和服务，开发和运维工作必须紧密合作。

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一、软件开发概述

1. 软件开发生命周期

软件开发生命周期又叫做 SDLC（Software Development Life Cycle），它是集合了计划、开发、测试和部署过程的集合。如下图所示 ：

• 需求分析
  这是生命周期的第一阶段，根据项目需求，团队执行一个可行性计划的分析。项目需求可能是公司内部 或者客户提出的。这阶段主要是对信息的收集，也有可能是对现有项目的改善和重新做一个新的项目。还要分析项目的预算多长，可以从哪方面受益及布局，这也是项目创建的目标。

• 设计
  第二阶段就是设计阶段，系统架构和满意状态（就是要做成什么样子，有什么功能），和创建一个项目计划。计划可以使用图表，布局设计或者文者的方式呈现。

• 实现
  第三阶段就是实现阶段，项目经理创建和分配工作给开发者，开发者根据任务和在设计阶段定义的目标进行开发代码。依据项目的大小和复杂程度，可以需要数月或更长时间才能完成。

• 测试
  测试人员进行代码测试 ，包括功能测试、代码测试、压力测试等。

• 进化
  最后进阶段就是对产品不断的进化改进和维护阶段，根据用户的使用情况，可能需要对某些功能进行修改，bug 修复，功能增加等。

2. 软件开发瀑布模型

• 瀑布模型是最著名和最常使用的软件开发模型。
• 瀑布模型就是一系列的软件开发过程。它是由制造业繁衍出来的。一个高度化的结构流程在一个方向上流动，有点像生产线一样。
• 在瀑布模型创建之初，没有其它开发的模型，有很多东西全靠开发人员去猜测、去开发。这样的模型仅适用于那些简单的软件开发，但是已经不适合现在的开发了。
• 下图是对软件开发模型的一个阐述

优势	劣势
简单易用和理解	各个阶段的划分完全固定，阶段之间产生大量的文档，极大地增加了工作量
当前一阶段完成后，您只需要去关注后续阶段	由于开发模型是线性的，用户只有等到整个过程的末期才能见到开发成果，从而增加了开发风险
为项目提供了按阶段划分的检查节点	瀑布模型的突出缺点是不适应用户需求的变化

3. 软件的敏捷开发

敏捷开发（Agile Development） 的核心是迭代开发（Iterative Development）与增量开发（Incremental Development） 。

3.1 迭代开发

• 对于大型软件项目，传统的开发方式是采用一个大周期（比如一年）进行开发，整个过程就是一次"大开发"
• 迭代开发的方式则不一样，它将开发过程拆分成多个小周期，即一次"大开发"变成多次"小开发"，每次小开发都是同样的流程，所以看上去就好像重复在做同样的步骤。

3.2 增量开发

• 软件的每个版本，都会新增一个用户可以感知的完整功能。也就是说，按照新增功能来划分迭代。

• 举例来说，房产公司开发一个10栋楼的小区。如果采用增量开发的模式，该公司第一个迭代就是交付1号楼，第二个迭代交付2号楼 每个迭代都是完成一栋完整的楼。而不是第一个迭代挖好10栋楼的地基，第二个迭代建好每栋楼的骨架，第三个迭代架设屋顶…

3.3 敏捷开发如何迭代

虽然敏捷开发将软件开发分成多个迭代，但是也要求，每次迭代都是一个完整的软件开发周期，必须按照软件工程的方法论，进行正规的流程管理。

3.4 敏捷开发的好处

早期交付

敏捷开发的第一个好处，就是早期交付，从而大大降低成本。
还是以上一节的房产公司为例，如果按照传统的"瀑布开发模式"，先挖10栋楼的地基、再盖骨架、然后架设屋顶，每个阶段都等到前一个阶段完 成后开始，可能需要两年才能一次性交付10栋楼。也就是说，如果不考虑预售，该项目必须等到两年后 才能回款。 敏捷开发是六个月后交付一号楼，后面每两个月交付一栋楼。因此，半年就能回款10%，后面每个月都会有现金流，资金压力就大大减轻了。

降低风险
敏捷开发的第二个好处是，及时了解市场需求，降低产品不适用的风险。 请想一想，哪一种情况损失比较小，10栋楼都造好以后，才发现卖不出去，还是造好第一栋楼，就发现卖不出去，从而改进或停建后面9栋楼？

二、持续集成概述

1. 什么是持续集成

• 持续集成（ Continuous integration ， 简称 CI ）指的是频繁地（一天多次）将代码集成到主干。
• 持续集成的目的，就是让产品可以快速迭代，同时还能保持高质量。
• 它的核心措施是，代码集成到主干之前，必须通过自动化测试。只要有一个测试用例失败，就不能集成。
• 通过持续集成，团队可以快速的从一个功能到另一个功能，简而言之，敏捷软件开发很大一部分都要归功于持续集成。

2. 持续集成的流程

根据持续集成的设计，代码从提交到生产，整个过程有以下几步:

• ① 提交
  流程的第一步，是开发者向代码仓库提交代码。所有后面的步骤都始于本地代码的一次提交（commit）

• ② 测试（第一轮）
  代码仓库对 commit 操作配置了钩子（hook），只要提交代码或者合并进主干，就会跑自动化测试

• ③ 构建
  通过第一轮测试，代码就可以合并进主干，就算可以交付了；
  交付后，就先进行构建（build），再进入第二轮测试；
  所谓构建，指的是将源码转换为可以运行的实际代码，比如安装依赖，配置各种资源（样式表、JS脚本、图片）等等

• ④ 测试（第二轮）
  构建完成，就要进行第二轮测试。如果第一轮已经涵盖了所有测试内容，第二轮可以省略，当然，这时构建步骤也要移到第一轮测试前面

• ⑤ 部署
  过了第二轮测试，当前代码就是一个可以直接部署的版本（artifact）。将这个版本的所有文件打包（tar filename.tar * ）存档，发送到生产服务器

• ⑥ 回滚
  一旦当前版本发生问题，就要回滚到上一个版本的构建结果。最简单的做法就是修改一下符号链接，指向上一个版本的目录。

3. 持续集成的组成要素

• 一个自动构建过程， 从检出代码、 编译构建、 运行测试、 结果记录、 测试统计等都是自动完成的，无需人工干预
• 一个代码存储仓库，即需要版本控制软件来保障代码的可维护性，同时作为构建过程的素材库，一般使用 SVN 或 Git
• 一个持续集成服务器，Jenkins 就是一个配置简单和使用方便的持续集成服务器

3. 持续集成的好处

• 降低风险，由于持续集成不断去构建，编译和测试，可以很早期发现问题，所以修复的代价就少
• 对系统健康持续检查，减少发布风险带来的问题
• 减少重复性工作
• 持续部署，提供可部署单元包 (方便测试工程师做单元测试)
• 持续交付可供使用的版本
• 增强团队信心