Kontinuierliche Integration ermöglicht iterative Softwareentwicklung, reduziert Risiken durch Fehler und macht Entwickler sehr produktiv.
Was ist kontinuierliche Integration?
Kontinuierliche Integration (CI) ist eine Softwareentwicklungsmethode, bei der Entwickler ihre Änderungen mehrmals täglich in den Hauptzweig einpflegen. Jede Zusammenführung löst eine automatische Code-Build– und Testsequenz aus, die idealerweise in weniger als 10 Minuten abgeschlossen ist. Ein erfolgreicher CI-Build kann zu weiteren Schritten der kontinuierlichen Auslieferung führen.
Wenn ein Build fehlschlägt, verhindert das CI-System den Fortschritt in die nächsten Phasen. Das Team erhält einen Bericht und behebt das Problem schnell, normalerweise innerhalb von Minuten.
Alle wettbewerbsfähigen Technologieunternehmen praktizieren heute kontinuierliche Integration. Durch kleine, iterative Schritte wird der Softwareentwicklungsprozess vorhersehbar und zuverlässig. Entwickler können schrittweise neue Funktionen erstellen. Produktmanager können die richtigen Produkte schneller auf den Markt bringen. Entwickler können Fehler schnell beheben und entdecken sie oft, bevor sie überhaupt bei den Benutzern ankommen.
Kontinuierliche Integration erfordert das Engagement aller Entwickler, die an einem Projekt arbeiten. Die Ergebnisse müssen für alle Teammitglieder transparent verfügbar sein, und der Build-Status wird den Entwicklern gemeldet, wenn sie den Code ändern. Falls der Hauptzweig nicht gebaut oder die Tests nicht bestanden werden, wird normalerweise das gesamte Entwicklungsteam alarmiert, um sofort Maßnahmen zu ergreifen und den „grünen“ Zustand wiederherzustellen.
Warum brauchen wir kontinuierliche Integration?
Im Geschäftsleben, insbesondere bei der Produktentwicklung, haben wir oft nicht die Zeit oder Möglichkeit, alles im Voraus zu planen. Kleinere Schritte helfen uns, genauer zu schätzen und häufiger zu validieren. Ein kürzerer Feedback-Zyklus bedeutet mehr Iterationen. Es sind die Anzahl der Iterationen, nicht die investierten Stunden, die das Lernen fördern.
Für Software-Teams sind lange Feedback-Zyklen riskant, da sie die Fehlerwahrscheinlichkeit und den Aufwand für die Integration erhöhen. Kleine, kontrollierte Änderungen sind sicherer. Automatisierte Integration vermeidet Wiederholungen und menschliche Fehler.
Mehr lesen: über Software-Integrationsprobleme.
Erweiterung mit kontinuierlicher Auslieferung
Sobald wir unsere Software automatisch erstellen und testen, wird es einfacher, sie freizugeben. Daher wird die kontinuierliche Integration oft mit der kontinuierlichen Auslieferung (Continuous Delivery) erweitert, bei der Codeänderungen automatisch für eine Veröffentlichung vorbereitet werden (CI/CD).
In einem fein abgestimmten CI/CD-Prozess werden alle Codeänderungen nach Abschluss der CI-Phase in eine Staging- oder Produktionsumgebung (oder beides) übertragen.
Die kontinuierliche Auslieferung kann vollständig automatisiert sein (Continuous Deployment) oder teilweise automatisiert mit manuellen Schritten an kritischen Punkten. In beiden Fällen steht den Entwicklern immer ein Veröffentlichungsartefakt zur Verfügung, das standardisierte Tests durchlaufen hat und einsatzbereit ist.
CI- und CD-Pipeline
CI und CD werden oft als Pipeline dargestellt, bei der neuer Code an einem Ende eintritt, durch eine Reihe von Phasen (Build, Test, Staging, Produktion) fließt und am anderen Ende als neue Produktionsversion für Endbenutzer veröffentlicht wird.
Jede Phase der CI/CD-Pipeline ist eine logische Einheit im Auslieferungsprozess. Entwickler unterteilen diese Einheiten oft in eine Reihe von Untereinheiten, die nacheinander oder parallel ausgeführt werden.
Zum Beispiel können wir Tests in Low-Level-Unit-Tests, Integrationstests von zusammenarbeitenden Systemkomponenten und High-Level-Tests der Benutzeroberfläche aufteilen.
Jede Phase der Pipeline fungiert als Tor, das einen bestimmten Aspekt des Codes bewertet. Probleme, die in einer frühen Phase erkannt werden, verhindern den Fortschritt des Codes in der Pipeline. Es macht keinen Sinn, die gesamte Pipeline auszuführen, wenn grundlegende Fehler zuerst behoben werden müssen. Detaillierte Ergebnisse und Protokolle werden sofort an das Team gesendet.
Da CI/CD-Pipelines integraler Bestandteil des Entwicklungsprozesses sind, sind hohe Leistung und Verfügbarkeit entscheidend für die Produktivität der Entwickler.
Mehr lesen: über CI/CD-Pipelines.
Voraussetzungen für die Durchführung von kontinuierlicher Integration
Die grundlegenden Voraussetzungen für die Implementierung von kontinuierlicher Integration umfassen:
- Automatisierung von Builds;
- Automatisierung von Tests;
- Häufigere Commits in ein einzelnes Quellcode-Repository, und
- Bereitstellung von Transparenz im Prozess und Echtzeitzugriff auf den CI-Status für das Team.
Teams, die noch keine kontinuierliche Integration (CI) praktizieren, sollten kleine Schritte unternehmen, kontinuierlich verbessern und den Code sowie den Prozess iterativ gestalten, um das Wachstum der Organisation zu fördern.
Mit jedem Schritt auf dem Weg zu vollständigem CI/CD steigt die Produktivität des Entwicklungsteams sowie die Geschwindigkeit des gesamten Unternehmens.
Ein typischer Entwicklungsworkflow
Kontinuierliche Integration kann in den meisten Softwareprojekten angewendet werden, einschließlich Webanwendungen, cloud-nativer Microservices, mobiler Apps, Systemsoftware, IoT/Embedded-Systemen und mehr.
Semaphore integriert sich in GitHub und bringt CI/CD in den standardmäßigen Pull-Request-basierten Entwicklungsprozess.
Hier ist ein typischer Workflow für kontinuierliche Integration, den Semaphore-Nutzer täglich praktizieren:
- Ein Entwickler erstellt in GitHub einen neuen Branch, nimmt Codeänderungen vor und committet diese.
- Wenn der Entwickler seine Arbeit nach GitHub pusht, baut Semaphore den Code und führt das automatisierte Test-Set aus.
- Bei Fehlern in der CI-Pipeline (Status: rot) erhält der Entwickler eine Benachrichtigung über Slack oder auf seinem persönlichen Dashboard auf Semaphore.
- Wenn der Entwickler einen Pull Request geöffnet hat, meldet Semaphore den CI-Status auch auf der Pull-Request-Seite auf GitHub.
- Andernfalls erhält der Benutzer eine Benachrichtigung, dass die CI erfolgreich war (Status: grün). Semaphore startet automatisch die nächste Pipeline, die eine neue Version der Anwendung auf einen Staging-Server bereitstellt. Dies ermöglicht es der QA oder anderen Teammitgliedern, die Änderungen in einer produktionsähnlichen Umgebung zu testen.
- Sobald ein anderer Entwickler die Änderungen in einem Peer Review bestätigt hat, kann der Autor den neuen Branch in den Master-Branch mergen.
- Semaphore führt eine weitere Build- und Test-Pipeline auf dem Master-Branch aus und stellt bei Erfolg eine neue Version in der Produktion bereit. Das Team erhält eine Benachrichtigung über Slack über die neue Veröffentlichung.
Vorteile der kontinuierlichen Integration
CI bietet zahlreiche Vorteile für Ihr Softwareentwicklungsteam, darunter die Verbesserung der Entwicklerproduktivität, die Automatisierung des Entwicklungsprozesses, die Verbesserung der Codequalität und die Zuverlässigkeit der Software.
Verbesserte Entwicklerproduktivität
Der größte Vorteil der kontinuierlichen Integration ist die erhöhte Entwicklerproduktivität. CI befreit Entwickler von manuellen Aufgaben und den Schwierigkeiten, ihren Code mit anderen Teilen des Systems zu integrieren. Stattdessen können sie sich auf die Programmierung der Logik konzentrieren, die die benötigten Funktionen liefert. Oder sie können die durch CI gewonnene Zeit für ihr berufliches Wachstum nutzen.
Teams, die in einem schnellen CI-Feedback-Zyklus arbeiten, können mehr Wert für Kunden liefern als Teams mit langsamen Pipelines.
Lieferung funktionierender Software häufiger
Kontinuierliche Integration ermöglicht es Ihrem Team, jede einzelne Änderung im Quellcode automatisch zu bauen und zu testen. Dies ist die Grundlage dafür, dass der gesamte Softwarelieferprozess effizient, widerstandsfähig, schnell und sicher wird.
Fehler früher finden, schneller beheben
Der automatisierte Testprozess kann viele verschiedene Prüfungen umfassen:
- Überprüfung der Code-Korrektheit;
- Validierung des Verhaltens der Anwendung aus Kundensicht;
- Abgleich des Programmierstils mit Industriestandards;
- Testen des Codes auf Sicherheitslücken;
- Erkennen von Sicherheitsupdates in Abhängigkeiten von Drittanbietern;
- Messung der Testabdeckung: Wie viele Funktionen Ihrer Anwendung werden durch automatisierte Tests abgedeckt.
Durch den Einbau dieser Tests in Ihre CI-Pipeline sichern Sie die hohe Qualität Ihrer Software.
Tools für kontinuierliche Integration
Kontinuierliche Integration ist in erster Linie ein Prozess, der aus der Kultur Ihrer Organisation stammt. Kein Tool kann Entwickler dazu bringen, in kleinen Iterationen zusammenzuarbeiten, automatisierte Builds zu pflegen und Tests zu schreiben. Dennoch ist ein zuverlässiges CI-Tool entscheidend für den Erfolg.
Semaphore wurde entwickelt, um Ihrer Organisation zu ermöglichen, einen leistungsfähigen, hochverfügbaren CI-Prozess mit nahezu unbegrenzter Skalierbarkeit aufzubauen. Semaphore unterstützt beliebte Sprachen auf Linux und iOS und kann jeden von Ihnen festgelegten Docker-Container ausführen.
Dank der engen Integration mit GitHub und der Möglichkeit, benutzerdefinierte Pipelines zu modellieren, die mit jedem Cloud-Endpunkt kommunizieren können, ist Semaphore äußerst flexibel. Durch die Nutzung des serverlosen Computing-Modells skaliert Ihr CI-Prozess automatisch, ohne Zeit in Warteschlangen zu verlieren. Ihre Organisation muss nichts warten und zahlt nur für die tatsächliche Ausführungszeit.
Unabhängig vom gewählten CI-Tool sollte es die Produktivität Ihrer Organisation maximieren und in der Lage sein, zukünftiges Wachstum zu unterstützen.
Build- und Test-Tools
Alle Tools, die in Ihren Build- und Testschritten verwendet werden, bilden Ihre CI-Wertschöpfungskette. Dazu gehören Code-Stil- und Komplexitätsanalysatoren, Build- und Aufgabenautomatisierungstools, Unit- und Akzeptanztest-Frameworks, Browser-Test-Engines, Sicherheits- und Leistungstest-Tools usw.
Wählen Sie Tools, die weit verbreitet, gut dokumentiert und aktiv gepflegt werden.
Weite Verbreitung zeigt sich durch viele Downloads (oft in Millionen) und Open-Source-Beiträge. Häufige Anwendungsbeispiele von vertrauenswürdigen Quellen helfen ebenfalls bei der Auswahl.
Gut dokumentierte Tools sind leicht zu verwenden. Eine durchsuchbare Dokumentations-Website bietet Informationen, um komplexere Aufgaben zu bewältigen. Oft finden sich auch Bücher, die ihre Verwendung ausführlich behandeln.
Aktiv gepflegte Tools haben ihr letztes Release vor weniger als sechs Monaten veröffentlicht. Der letzte Commit im Quellcode liegt weniger als einen Monat zurück. Die besten Tools entwickeln sich mit dem Ökosystem weiter und bieten rechtzeitige Bugfixes und Sicherheitsupdates.
Best Practices für kontinuierliche Integration
Im Folgenden finden Sie eine kurze Zusammenfassung der Best Practices für kontinuierliche Integration.
Behandeln Sie den Master-Build, als ob jederzeit ein Release erfolgen könnte. Das bedeutet teamweite „Don’ts“:
- Kommentieren Sie fehlschlagende Tests nicht aus. Erstellen Sie stattdessen ein Issue und beheben Sie das Problem.
- Checken Sie keinen Code ein, wenn der Build fehlerhaft ist, und verlassen Sie nie das Büro, wenn der Build fehlerhaft ist.
Halten Sie den Build schnell: bis zu 10 Minuten. Langsamere Builds ermöglichen keinen schnellen Feedback-Zyklus.
Parallelisieren Sie Tests. Beginnen Sie mit der Aufteilung nach Typ (z.B. Unit- und Integrationstests) und verwenden Sie Tools zur Parallelisierung.
Lassen Sie alle Entwickler mindestens 10 Mal am Tag Code in den Master einpflegen. Vermeiden Sie langlaufende Feature-Branches und führen Sie neue Features iterativ ein. Verwenden Sie Feature-Flags, um unfertige Arbeiten vor Endbenutzern zu verbergen.
Warten Sie, bis Tests bestanden sind, bevor Sie einen Pull Request öffnen.
Testen Sie in einer Kopie der Produktionsumgebung. Sie können Ihre CI-Umgebung mit einem Docker-Image definieren, um die Produktionsumgebung vollständig abzugleichen. Alternativ können Sie die CI-Umgebung so anpassen, dass Unterschiede zur Produktion fast nie zu Fehlern führen.
Nutzen Sie CI zur Wartung Ihres Codes, z.B. durch geplante Workflows, um neuere Bibliotheksversionen zu erkennen und zu aktualisieren.
Verfolgen Sie wichtige Metriken: die gesamte CI-Build-Zeit und wie oft Ihr Master-Zweig wiederhergestellt wird.d.
