Was ist eine CI/CD-Pipeline?

In ihrem Alltag suchen Entwickler(innen) immer wieder nach Lösungen, um aufwendige und wiederkehrende Aufgaben beim Coding zu automatisieren, damit sie sich stattdessen auf andere wichtige Aufgaben und die Entwicklung von Innovationen konzentrieren können. CI/CD bietet die optimale Lösung, um bekannte Probleme im Kontext der Integration neuer Codes und manuellen Tests zu lösen.

Kontinuierliche Integration, kontinuierliche Lieferung und kontinuierliche Bereitstellung vereinfachen den Prozess der Zusammenführung von Arbeiten aus verschiedenen Teams zu einem zusammenhängenden Produkt. Die kontinuierliche Entwicklung mit CI/CD bietet ein einzelnes Repository zur Speicherung von Arbeiten und automatisiert die Integration und Tests. Doch was ist eine CI/CD-Pipeline und wie funktioniert sie? In diesem Artikel erfährst du alles über CI/CD-Pipelines und ihre Funktionsweise, wie sie Code-Tests und -Builds automatisieren sowie ihre Vorteile für Entwickler(innen) und Unternehmen.

Eine CI/CD-Pipeline ist eine Reihe von Schritten, die den Softwarebereitstellungsprozess optimieren. Über einen DevOps- oder Site-Reliability-Engineering-Ansatz verbessert CI/CD die App-Entwicklung durch Überwachung und Automatisierung. Dies ist besonders hilfreich, wenn es in der Entwicklung um Integration und kontinuierliches Testen geht, denn dies ist oft schwierig und zeitaufwendig und erfordert das Erstellen von Stubs und Treibern.

Automatisierte Pipelines können Fehler vermeiden, die sonst durch manuelle Prozesse entstehen. Sie können schnelle Produktiterationen ermöglichen und während des Entwicklungsprozesses konsistentes Feedback bieten. Jeder Schritt einer CI/CD-Pipeline umfasst bestimmte Aufgaben, die zu Pipeline-Stufen gruppiert sind.

Was ist CI/CD? CI und CD sind zwei wichtige Praktiken in der modernen Softwareentwicklung und im DevOps-Bereich. CI steht für Continuous Integration (kontinuierliche Integration), während CD zwei Bedeutungen hat: Continuous Delivery (kontinuierliche Lieferung) und Continuous Deployment (kontinuierliche Bereitstellung).

Kontinuierliche Integration

In der heutigen schnelllebigen Tech-Welt müssen Entwicklungsteams in der Lage sein, gleichzeitig an verschiedenen Teilen einer Anwendung zu arbeiten. Wenn Entwickler(innen) bis zum Tag des Merges warten müssen, um Änderungen im main-Branch zu integrieren, ist die resultierende Arbeit zeitaufwendig und arbeitsintensiv. Da jeder für sich allein Änderungen vornimmt, kann es zu Konflikten mit den Änderungen anderen Teammitgliedern kommen.

Die kontinuierliche Integration (CI) sorgt dafür, dass Änderungen kontinuierlich in ein zentrales Repository integriert werden. Ein automatisierter Build validiert diese Änderungen, wobei Unit- und Integrationstests sicherstellen, dass die Anwendung nicht beschädigt wird. Wenn Tests auf Konflikte zwischen neuem und vorhandenem Code hinweisen, beschleunigt CI die Behebung von Fehlern, und zwar schneller und häufiger.

Anforderungen

• Automatisierte Tests für Verbesserungen, neue Funktionen und Fehlerbehebungen
• Änderungen so oft wie möglich zusammenführen, idealerweise einmal pro Tag
• Ein Continuous-Integration-Server, um das Repository zu überwachen und Tests auf neuen Commits auszuführen

Vorteile

• Automatisierte Tests erkennen Fehler frühzeitig, sodass weniger Fehler in die Produktion gelangen
• Probleme mit der Integration werden schnell gelöst, wodurch das Erstellen der Version erleichtert wird
• Entwickler(innen) müssen weniger Kontextwechsel vornehmen, da sie sofort über Fehler informiert werden, sobald diese den Build unterbrechen
• CI-Server führen Hunderte Tests in Sekunden durch, was die Testkosten reduziert

Kontinuierliche Integration

Die erste Definition von CD, die Continuous Delivery, baut auf den Prinzipien von CI auf, indem sie die Bereitstellung der Infrastruktur und der Anwendung in Test- und Produktionsumgebungen automatisiert.

In einer CD-Pipeline werden Code-Änderungen automatisch erstellt, getestet und verpackt, sodass sie jederzeit in einer Umgebung bereitgestellt werden können. Diese Methode kann verwendet werden, um Bereitstellungen manuell auszulösen. Sie kann auch erweitert werden, um Continuous Deployment einzuschließen, bei der auch Bereitstellungen für Kund(inn)en automatisiert werden.

Anforderungen

• Versionskontrolle für alle Code- und Konfigurationsdateien
• Eine Testumgebung für das Testen neuer Softwareversionen
• Ein automatisierter und zuverlässiger Bereitstellungsprozess

Vorteile

• Schnellere Bereitstellung neuer Funktionen und Updates für Kund(inn)en
• Verbesserte Zuverlässigkeit und Qualität von Software-Veröffentlichungen
• Einfacheres Zurückrollen von Code-Änderungen bei Bedarf
• Verringertes Risiko menschlicher Fehler im Bereitstellungsprozess
• Erhöhte Zusammenarbeit zwischen Entwicklung und Betriebsteams

Kontinuierliche Bereitstellung

Die zweite Definition von CD und die letzte Stufe einer CI/CD-Pipeline ist Continuous Deployment. Dabei werden Codeänderungen automatisch nach erfolgreichem Abschluss vordefinierter Tests an Endbenutzer(innen) veröffentlicht. Beachte, dass vor der Produktion keine manuellen Barrieren vorhanden sind, daher ist eine dicht verschlossene Testautomatisierung unerlässlich.

Für Entwickler(innen) bedeutet dies, dass Änderungen an Cloud-Anwendungen innerhalb von Minuten live gehen können. Das macht es einfacher, Feedback von Endbenutzer(inne)n zu erhalten und darauf zu reagieren. Durch die Anwendung eines CI/CD-Pipeline-Ansatzes werden viele der mit der Bereitstellung verbundenen Risiken eliminiert. Dies liegt daran, dass es einfacher ist, Änderungen in kleinen Chargen zu veröffentlichen, anstatt alles auf einmal zu versuchen.

Anforderungen

• Eine hochwertige Testsuite
• Dokumentation, die mit dem Tempo der Produktion mithalten kann
• Feature-Flags (diese sind unverhandelbar, damit du effektiv mit anderen Abteilungen koordinieren kannst)

Vorteile

• Entwicklung für neue Versionen muss nicht angehalten werden, was den gesamten Prozess rationalisiert
• Probleme mit Veröffentlichungen sind einfacher zu beheben und weniger riskant
• Verbesserungen erfolgen kontinuierlich, und diese Qualitätssteigerungen sind für Kund(inn)en klar definiert

Während eine CI/CD-Pipeline wie zusätzliche Arbeit klingen mag, ist das Gegenteil der Fall. Es handelt sich einfach um einen Prozess, den du durchführen kannst, um neue Produkte schnell und mit weniger Problemen zu liefern. Ohne die automatisierte Pipeline würdest du dieselben Schritte manuell durchführen, was langsamer und weniger effizient ist. Nachfolgend sind die Stufen einer DevOps-CI/CD-Pipeline aufgeführt. Ein Fehler in einer beliebigen Stufe löst eine Benachrichtigung aus, um den verantwortlichen Engineer zu informieren. Wenn ein Produkt alle Tests problemlos besteht, erhalten alle Teammitglieder eine Benachrichtigung nach jeder erfolgreichen Bereitstellung in die Produktion.

Quelle (Source)

Eine Pipeline wird normalerweise durch ein Quellcode-Repository ausgelöst. Änderungen im Code aktivieren eine Benachrichtigung im CI/CD-Pipeline-Tool, das die entsprechende Pipeline betreibt. Benutzerinitiierte, automatisch geplante Workflows oder die Ergebnisse anderer Pipelines können ebenfalls eine Pipeline auslösen.

Build

Während der Build-Phase teilen die Entwickler(innen) den von ihnen entwickelten Code über ein Repository, um eine ausführbare Iteration des Produkts zu erstellen. Im Allgemeinen verwendet man Docker, um cloudbasierte Software bereitzustellen, und diese Phase der Pipeline erstellt die erforderlichen Docker-Container. Wenn eine App diese Stufe nicht besteht, sollte dies sofort angegangen werden, da es darauf hindeutet, dass etwas grundlegend falsch mit der Konfiguration ist.

Test

Während des Tests validierst du den Code und erhältst die Möglichkeit zu beobachten, wie sich das Produkt verhält. Es ist ein wesentliches Sicherheitsnetz, das verhindert, dass Fehler die Endbenutzer(innen) erreichen. Als Entwickler(in) musst du die automatisierten Tests schreiben und je umfangreicher deine Testsuite ist, desto schneller gelangt das Produkt auf den Markt und desto unwahrscheinlicher ist es, dass es erneut bereitgestellt werden muss.

Eine Fehlermeldung in dieser Phase zeigt Probleme auf, an die du beim Schreiben des Codes nicht gedacht hast. Das Ziel dieser Phase ist es, den Entwickler(innen) schnell Feedback zu geben, während die Ursache des Problems noch frisch in ihren Köpfen ist, damit ihr Fluss nicht gestört wird.

Bereitstellen (Deploy)

Sobald eine ausführbare Instanz des gesamten Codes erstellt und getestet wurde, ist sie bereit für die Bereitstellung, das Deployment. Du kannst deine Pipeline so konfigurieren, dass sie den Code gemäß einem Zeitplan bereitstellt, und zwischen der Bereitstellung von Produkten für eine ausgewählte Gruppe von Kund(inn)en oder allen wählen. Es kann sogar den Prozess der Rücknahme einer Version im Falle eines Problems automatisieren.

Das Ergebnis ist, dass du entscheiden kannst, was am zuverlässigsten funktioniert, um es anschließend als Teil deiner CI/CD-Pipeline zu automatisieren.

Es gibt eine Vielzahl von CI/CD-Tools, die bei der Implementierung von CI/CD in deinen DevOps-Prozess verwendet werden, darunter:

• GitLab CI/CD
• AutoDevOps
• ChatOps
• Docker
• Kubernetes
• OpenID Connect
• Bitbucket Cloud
• GitLab Runner
• SSH Keys
• Feature Flags
• UAT

Nicht alle CI- und CD-Pipelines sind gleich aufgebaut. Ihr Ziel ist es, genaue, zuverlässige Produkte schnell und mit umfassendem Feedback über den gesamten Entwicklungszyklus zu generieren – daher stehen Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit im Mittelpunkt einer effektiven Pipeline. Schauen wir uns an, warum:

• Geschwindigkeit: Die kontinuierliche Integration muss schnell mit sofortigem Feedback erfolgen, sonst wird der Fluss unterbrochen und die Produktivität sinkt.
• Genauigkeit: Die Automatisierung des Bereitstellungsprozesses erfordert absolute Genauigkeit, um menschliches Eingreifen zu vermeiden.
• Zuverlässigkeit: Die Pipeline muss zuverlässig sein, mit wasserdichten Testcodes und stabilen Ausgaben.

Hier ist ein einfaches Beispiel für eine CI/CD-Pipeline:

• Quellcodeverwaltung: Hoste deinen Code auf GitLab, um deine App mit wichtiger Software und Diensten zu integrieren.
• CI/CD: Verwende GitLab CI/CD, um den gesamten Code zu committen und zu erstellen sowie die erforderlichen Tests auszuführen.
• Code für den UAT bereitstellen: Konfiguriere GitLab CI/CD, um den Code auf dem UAT-Server bereitzustellen.
• Bereitstellung für die Produktion: Wiederhole den CI/CD-Schritt, um den Code auf UAT bereitzustellen.

Es gibt zahlreiche Vorteile der Verwendung von CI/CD-Pipelines:

• Vereinfachen den Aufbau und Test
• Verbessern die Code-Qualität und -konsistenz
• Vereinfachen die Kommunikation
• Automatisieren einen Großteil des Softwarebereitstellungsprozesses
• Schnelleres Feedback
• Erhöhen die Produkttransparenz
• Ermöglichen schnelles Beheben manueller Fehler
• Reduzieren Arbeitskosten
• Beschleunigen den Entwicklungszyklus
• Schnelleres Feedback zwischen Entwickler(innen) und Kund(inn)en
• Automatisierte Tests sparen Geld und minimieren Probleme für Endnutzer(innen)

Gitlab ist eines der beliebtesten DevOps-Tools und unsere Nutzerzahlen steigen stetig. Aktuell haben wir etwa 30 Millionen Benutzer(innen). Hier sind einige Gründe für einen Wechsel zu GitLab:

1. In Bezug auf CI/CD hat GitLab einen Vorteil gegenüber allen wichtigen Repositories, da wir ein integriertes Tool haben, das praktisch keine Einrichtung erfordert.
2. GitLab bietet 400 kostenlose Compute-Minuten.
3. Es gibt ein kostenloses Analysetool, das die Bereitstellung beschleunigen kann, indem es Engpässe vermeidet.
4. GitLab ist Open Source und ermöglicht es dir, die Plattform auf einem privaten Server zu installieren.
5. Die Ticketverfolgung ist umfangreich und erleichtert eine effektive Kommunikation.
6. GitLab ist das beste Tool zum Exportieren und Importieren von Code, mit umfassender Dokumentation, die dich durch den Prozess führt, damit du deine Builds zukunftssicher machen kannst.

Eine Continuous Integration-Pipeline verbessert die Codequalität, indem sichergestellt wird, dass alle Code-Änderungen denselben Prozess durchlaufen. Code-Änderungen werden gegen andere Änderungen validiert, die im selben gemeinsamen Code-Repository committet werden. Automatisierte Tests und Builds verringern die Wahrscheinlichkeit menschlicher Fehler und ermöglichen schnellere Iterationen und qualitativ hochwertigeren Code.

Die Einrichtung einer vollwertigen CI/CD-Pipeline, insbesondere einer Pipeline für die kontinuierliche Bereitstellung, steigert die Effizienz und Zuverlässigkeit von Softwareentwicklungsprojekten erheblich. Durch die Automatisierung der Ausführung von Jobs von jedem Commit auf einem Branch bis zur Bereitstellung stellt diese Art von Pipeline sicher, dass jede Änderung gründlich getestet und integriert wird. Diese Automatisierung nutzt die leistungsstarken Funktionen der CI/CD-Tools, um die Prozesse im gesamten Code-Repository zu optimieren.

Das beschleunigt nicht nur den Entwicklungsprozess, sondern trägt auch dazu bei, die Codequalität sicherzustellen und zu gewährleisten, dass jeder einzelne Commit positiv zum Projektergebnis beiträgt.