CI/CD-Pipeline-Tutorial mit Beispiel
Thomas Hamilton
โก Intelligente Zusammenfassung
Die CI/CD-Pipeline ist der automatisierte Prozess, der eine Codeรคnderung vom Commit bis zur Produktionsumgebung fรผhrt. Sie erstellt, testet und stellt Software in vier Phasen bereit โ Quellcode, Build, Test und Bereitstellung โ und reduziert so manuelle Fehler erheblich und verkรผrzt die Kommunikationszyklen zwischen Entwicklern und Endbenutzern.
Was ist eine CI/CD-Pipeline?
A CI / CD-Pipeline Diese Pipeline automatisiert den gesamten Prozess von der Codeรคnderung durch den Entwickler bis zur finalen Bereitstellung. Sie kompiliert den Code, fรผhrt die Testsuite aus und รผbertrรคgt die Binรคrdatei sicher in eine oder mehrere Umgebungen. Eine gut konzipierte Pipeline reduziert manuelle Fehler, liefert Entwicklern schnelles Feedback und ermรถglicht kurze, hรคufige Produktiterationen.
Die Pipeline verknรผpft Automatisierung und kontinuierliches Monitoring รผber den gesamten Softwarelebenszyklus hinweg โ von Integration und Tests bis hin zu Auslieferung und Deployment. Die miteinander verbundenen Prozesse werden zusammenfassend als CI/CD-Pipeline bezeichnet.
Was ist Continuous Integration, Continuous Delivery und Continuous Deployment?
- Kontinuierliche Integration (CI): Eine Entwicklungsmethode, bei der Teammitglieder ihre Arbeit mindestens einmal tรคglich integrieren. Jede Integration wird durch einen automatisierten Build- und Testlauf verifiziert, der Fehler schnell aufdeckt.
- Kontinuierliche Lieferung (CD): Eine Entwicklungsmethode, bei der das Team das Produkt am Ende jeder Iteration in einem releasebereiten Zustand hรคlt. Die Bereitstellung in der Produktionsumgebung erfolgt in der Regel durch manuelle Freigabe.
- Kontinuierliche Bereitstellung (CD): geht bei Continuous Delivery noch einen Schritt weiter โ jede รnderung, die die automatisierten Prรผfungen besteht, wird automatisch in die Produktion รผbernommen, ohne menschliches Eingreifen.
Phasen einer CI/CD-Pipeline
Eine CI/CD-Pipeline ist eine ausfรผhrbare Spezifikation der Schritte, die zum Ausliefern einer neuen Softwareversion erforderlich sind. Ein Fehler in einer beliebigen Phase lรถst eine Benachrichtigung aus โ per E-Mail, Slackoder รผber einen anderen Kanal โ damit der zustรคndige Techniker sofort benachrichtigt wird.
Phasen einer CI/CD-Pipeline.
Quellstufe
Die Pipeline wird durch eine รnderung im Code-Repository ausgelรถst. Jeder Commit benachrichtigt das CI/CD-Tool, die entsprechende Pipeline auszufรผhren. Weitere gรคngige Auslรถser sind benutzerinitiierte Workflows, geplante Ausfรผhrungen und die Ergebnisse vorgelagerter Pipelines.
Stufe bauen
Die Build-Phase kompiliert den Quellcode und lรถst seine Abhรคngigkeiten auf, um ein ausfรผhrbares Artefakt zu erzeugen. Kompilierte Sprachen wie z. B. C++, JavaC und Go mรผssen hier Binรคrdateien erzeugen. Interpretierte Sprachen wie JavaSkript, PythonAuch Ruby profitiert weiterhin von dieser Phase, um Abhรคngigkeiten zu paketieren, Code zu linten und Container-Images zu erzeugen.
Ein Fehler in der Build-Phase deutet in der Regel auf eine grundlegende Fehlkonfiguration des Projekts hin, daher muss das Problem umgehend behoben werden.
Testphase
Die Testphase fรผhrt die automatisierte Testsuite aus, um die Korrektheit des Codes und das Verhalten der Software zu รผberprรผfen. Sie erkennt leicht reproduzierbare Fehler, bevor diese die Kunden erreichen. Das Schreiben und Pflegen der Tests liegt in der Verantwortung des Entwicklers โ die Pipeline stellt lediglich sicher, dass sie ausgefรผhrt werden.
Bereitstellungsphase
Die Bereitstellungsphase รผbertrรคgt das verifizierte Artefakt in eine Zielumgebung wie Staging, UAT oder Produktion. Sobald der Build alle erforderlichen Tests bestanden hat, kann die Bereitstellung automatisch (Continuous Deployment) oder nach einer manuellen Prรผfung (Continuous Delivery) ausgelรถst werden.
Beispiel einer CI/CD-Pipeline
Die folgende Schritt-fรผr-Schritt-Anleitung zeigt eine konkrete Pipeline, die GitHub nutzt. CircleCI, und AWS.
- Quelle Code Steuern: Der Anwendungscode sollte in einem privaten GitHub-Repository gehostet werden, damit er sich in Build-, Scan- und Deployment-Dienste integrieren lรคsst.
- Kontinuierliche Integration: connect CircleCI zum Repository, sodass bei jedem Push der neue Code abgerufen, kompiliert und die Testsuite ausgefรผhrt wird.
- Bereitstellung in der UAT-Umgebung: konfigurieren CircleCI Erfolgreiche Builds werden in einer AWS-UAT-Umgebung fรผr Stakeholder-Tests bereitgestellt.
- Bereitstellung in der Produktionsumgebung: Verwenden Sie dieselben CI/CD-Schritte wieder, um das Artefakt in die Produktion zu รผberfรผhren, wobei bei der Anwendung von Continuous Delivery eine manuelle Genehmigung erforderlich ist.
CI/CD-Pipeline beste Praktiken
Die folgenden Praktiken sorgen dafรผr, dass die Pipelines schnell, zuverlรคssig und vom Team vertrauenswรผrdig sind:
- Dokumentieren Sie den aktuellen Lieferprozess, bevor Sie ihn automatisieren, damit Sie wissen, was Sie beibehalten, รคndern oder entfernen sollten.
- Beginnen Sie mit einem kleinen Machbarkeitsnachweis, anstatt die gesamte Pipeline auf einmal zu automatisieren.
- Strukturieren Sie die Pipeline in mehrere Stufen, damit zuerst die grundlegenden Prรผfungen schnell ausgefรผhrt werden.
- Beginnen Sie jeden Workflow in einer sauberen, isolierten Umgebung, um die Reproduzierbarkeit der Builds zu gewรคhrleisten.
- Ergรคnzen Sie die Sammlung um Open-Source-Tools, die alles von Code-Stil bis hin zu Sicherheitsรผberprรผfungen abdecken.
- Verwenden Sie ein Codequalitรคts-Tool, das dieselben Tests fรผr jeden Branch ausfรผhrt.
- Jeder Pull Request sollte einer Peer-Review unterzogen werden, und die Ausgabe der Pipeline sollte als Teil der รberprรผfung behandelt werden.
- Definieren Sie Erfolgskennzahlen, bevor Sie mit der Umstellung beginnen โ sie fรถrdern die kontinuierliche Verbesserung.
Vorteile von CI/CD-Pipelines
Eine ausgereifte CI/CD-Pipeline bietet mehrere messbare Vorteile:
- Ersetzt fehleranfรคllige manuelle Builds und Releases durch zuverlรคssige Automatisierung.
- Verbessert die Konsistenz und Qualitรคt jedes versendeten Artikels.
- Erhรถht die Flexibilitรคt โ neue Funktionen kรถnnen auf Anfrage bereitgestellt werden.
- Optimiert die Kommunikation zwischen Entwicklern, Qualitรคtssicherung und Betrieb.
- Beschleunigt Kundenfeedbackschleifen durch hรคufige Releases.
- Verbessert die Produkttransparenz durch Dashboards, Protokolle und Benachrichtigungen.
- Beseitigt manuelle Fehler und reduziert die Releasekosten.
- Verkรผrzt den Softwareentwicklungszyklus.
- Ermรถglicht einen schnellen Feedback-Kreislauf vom Entwickler zum Endnutzer.
- Hebt รnderungen hervor, die den Build beschรคdigen kรถnnten, damit sie schnell rรผckgรคngig gemacht werden kรถnnen.
- Kombiniert automatisierte Tests mit leichten manuellen explorativen Tests, um eine hohe Qualitรคt zu gewรคhrleisten.
Wichtige CI/CD-Tools
Moderne Teams wรคhlen aus einem breiten Spektrum an CI/CD-Tools. Die am weitesten verbreiteten werden im Folgenden beschrieben.
1) Jenkins
Jenkins ist ein Open-Source-Server fรผr Continuous Integration, der Build-, Test- und Release-Workflows automatisiert. Geschrieben in Java und wird von einem groรen Plugin-รkosystem unterstรผtzt, Jenkins Versorgt Hunderttausende von Installationen weltweit mit Strom.
Merkmale:
- Erstellt und testet den Code mehrmals tรคglich.
- Automatisiert den gesamten Build-/Testprozess, spart Zeit und reduziert Fehler.
- Wird nach jedem erfolgreichen Build und Test bereitgestellt.
- Beschleunigt den Entwicklungszyklus durch schnelles Feedback.
Link: https://www.jenkins.io/download/
2) Bamboo
Bamboo ist ein Continuous-Integration-Build-Server, der automatisches Erstellen, Testen und Verรถffentlichen in einem einzigen Tool bรผndelt. Er integriert sich nahtlos mit Jira Software und Bitbucket.
Merkmale:
- Fรผhrt parallele Batch-Tests aus.
- Schnell zu installieren und zu konfigurieren.
- Mit umgebungsspezifischen Berechtigungen kรถnnen Entwickler und die Qualitรคtssicherung in ihren eigenen Umgebungen bereitstellen.
- Integrierte Git-Branching-Workflows, die Branches automatisch zusammenfรผhren.
Link: https://www.atlassian.com/software/bamboo
3) CircleCI
CircleCI ist ein flexibles CI-Tool, das Builds fรผr plattformรผbergreifende mobile Apps ausfรผhrt. Python APIs, Docker-Cluster und mehr. Es reduziert Fehler und verbessert die Anwendungsqualitรคt durch schnelles Feedback.
Merkmale:
- Auswahl der Build-Umgebungen.
- Unterstรผtzt viele Sprachen, darunter C++, JavaSkript, .NET, PHP, Pythonund Ruby.
- Docker-Unterstรผtzung fรผr benutzerdefinierte Build-Images.
- Automatischer Abbruch von in der Warteschlange befindlichen oder laufenden Builds, wenn ein neuerer Build ausgelรถst wird.
Link: https://circleci.com/
4) GitHub Actions, GitLab CI und Argo CD
GitHub Actions und GitLab CI integrieren CI/CD direkt in die Versionskontrollplattform und machen so einen externen Build-Server รผberflรผssig. Argo CD ergรคnzt Kubernetes-Cluster um Continuous Deployment im GitOps-Stil und gleicht den Cluster mit dem in Git definierten Sollzustand ab.
Warum ist die CI/CD-Pipeline fรผr IT-Fรผhrungskrรคfte wichtig?
- Verbessert die Zuverlรคssigkeit und Vorhersagbarkeit der Freigabe.
- Macht die Ingenieursorganisation stรคrker auftractive fรผr Entwickler.
- Lรคdt Code aus der Versionskontrolle herunter und fรผhrt den Build mit einem Klick aus.
- Verschiebt Binรคrdateien sicher in Zielumgebungen.
- Ermรถglicht es Projektleitern, Umgebungsvariablen und Konfigurationen pro Umgebung zu verwalten.
- Verรถffentlicht Anwendungskomponenten fรผr Web-, Datenbank-, API- und andere Dienste.
- Surfaces protokolliert Daten und Warnmeldungen zum Status jeder Version.
- รberprรผft Codeรคnderungen, bevor sie implementiert werden, wodurch Fehler in der Produktion reduziert werden.
CI/CD-Pipeline-KPIs
- Zyklus- oder Bereitstellungszeit: Die Zeitspanne von der Entwicklung bis zur Produktion. Trends decken Engpรคsse in Ihrem Lieferprozess auf.
- Bereitstellungshรคufigkeit: Wie oft Sie ausliefern. Hรคufigere, kleinere Releases reduzieren das Risiko und erleichtern die Fehlerbehebung.
- Vorlaufzeit รคndern: Die Zeitspanne von Entwicklungsbeginn bis zur erfolgreichen Bereitstellung. Sie spiegelt wider, wie gut Planung, Programmierung und Auslieferung ineinandergreifen.
- Fehlerrate รคndern: Der Prozentsatz der Bereitstellungen, die zu Zwischenfรคllen fรผhren oder einen Rollback erfordern. Tracdie Sicherheit der Pipeline.
- MTTR (Mittlere Erholungszeit): Die durchschnittliche Zeit bis zur Wiederherstellung des Dienstes nach einem Ausfall. Misst die Ausfallsicherheit.
- MTTF (Mittlere Zeit bis zum Ausfall): die durchschnittliche Zeit zwischen Ausfรคllen. Tracks Langzeitzuverlรคssigkeit.
