CI/CD چیست؟ توسعه خودکار نرم‌افزار

تا دهه قبل، فرایند توسعه نرم‌افزار بیشتر شبیه به یک پازل پیچیده بود که هر قطعه‌ آن توسط افراد مختلف ساخته می‌شد، بدون اینکه تصویری کامل از نتیجه نهایی وجود داشته باشد. تیم‌های توسعه‌دهنده هرکدام روی بخشی از پروژه کار می‌کردند و هنگامی که زمان ادغام این بخش‌ها فرا می‌رسید، مشکلات یکی پس از دیگری پدیدار می‌شدند. هر تغییری در کد، می‌توانست باعث بی‌ثباتی کل سیستم شود. تیم‌ها ناچار بودند بارها و بارها پروژه را تست کنند تا از صحت عملکرد آن مطمئن شوند.

پیدا کردن و رفع خطاها، زمان‌بر و طاقت‌فرسا بود و اغلب باعث می‌شد منابع به جای نوآوری و بهبود نرم‌افزار، صرف مدیریت مشکلات و هماهنگی‌ها شوند. با این وجود، ظهور CI/CD این چالش‌ها را به تدریج از بین برد و با تمرکز بر توسعه، تست، استقرار مداوم و خودکارسازی فعالیت‌ها توانست دنیای توسعه نرم‌افزار را دگرگون کند. در این مقاله از آسا، با این رویکرد نوآورانه و تاثیر چشم‌گیر آن بر فرایندهای توسعه نرم‌افزار بیشتر آشنا خواهیم شد.

CI/CD چیست؟

CI/CD یک استراتژی برای خودکارسازی فرایند توسعه است. این استراتژی از دو بخش تشکیل شده که هدف آن افزایش سرعت تحویل پروژه یا محصول است. بخش اول CI یا ادغام مداوم (Continuous Integration) نام دارد که به معنای ترکیب مکرر تغییرات کد به یک شاخه مشترک است. بخش دوم با نام CD به تحویل مداوم (Continuous Delivery) یا استقرار مداوم (Continuous Deployment) اشاره دارد که هر دو فرایند انتشار و پیاده‌سازی برنامه پس از ادغام (CI) را خودکار می‌کنند.

CI/CD چگونه کار می‌کند؟

هدف CI/CD ساخت یک پایپ‌لاین (Pipeline) است که:

• تغییرات کد توسعه‌دهندگان را در یک شاخه مشترک ادغام می‌کند.
• به‌روزرسانی‌ها را در محیطی آزمایشی با الزاماتی مشخص تست می‌کند.
• کد تایید شده را در یک مخزن (Repository) مشترک بسته‌بندی می‌کند.
• و به‌ طور خودکار نسخه جدید نرم‌افزار را منتشر می‌کند.

آشنایی با اجزای CI/CD

۱. ادغام مداوم  (Continuous Integration)

در ادغام مداوم (CI)، توسعه‌دهندگان به‌ طور مرتب و مداوم تغییرات کد را به یک شاخه مشترک (به نام شاخه اصلی) اضافه می‌کنند. این کار باعث می‌شود که کدهای مختلف به‌ طور مداوم با یکدیگر ترکیب شوند و از بروز مشکلاتی مانند تضادهای کد (Merge Conflicts) جلوگیری ‌شود. پس از هر ادغام، کد به‌ طور خودکار تست می‌شود تا مشکلات احتمالی شناسایی شوند و فقط کدهای سالم به مراحل بعدی برسند.

این روند باعث می‌شود که توسعه‌دهندگان به‌ جای اینکه همه تغییرات را یک جا وارد کنند، با هر تغییر کوچک فرایند را بررسی کنند و از بروز مشکلات بزرگ جلوگیری شود. سازمان‌ها معمولا ساخت پایپ‌لاین CI/CD خود را با تمرکز بر بخش CI آغاز می‌کنند. پس از خودکارسازی فرایند ادغام، به سراغ تحویل مداوم (Continuous Delivery) می‌روند.

۲. تحویل مداوم  (Continuous Delivery)

تحویل مداوم، گام بعدی در خودکارسازی چرخه عمر توسعه نرم‌افزار است. پس از تست کد در مرحله ادغام مداوم، کد آماده‌شده به‌ طور خودکار به مخزن کد (مثل GitHub) منتقل می‌شود. این کد، آماده انتشار است و همیشه در شرایطی قرار دارد که بتوان آن را به محیط عملیات (محیط واقعی کاربر) ارسال کرد. به‌ عبارت دیگر، تحویل مداوم به این معناست که سازمان می‌تواند کد را هر موقع که نیاز باشد منتشر کند. تحویل مداوم تنها در صورتی موثر است که CI il اجرا شده باشد. در غیر این صورت، کد معیوب به طور خودکار ارائه می‌شود و اشکالات آن هم به مرحله تحویل منتقل می‌شوند.

سازمان‌هایی که ادغام مداوم و تحویل مداوم را پیاده کرده‌اند، برای گام نهایی در خط لوله CI/CD آماده هستند:

۳. استقرار مداوم  (Continuous Deployment)

استقرار مداوم همانطور که از نامش پیداست، یک قدم جلوتر از تحویل مداوم است. در این مرحله، پس از اینکه کد به مخزن منتقل شد و تست‌های لازم را گذراند، به‌ طور خودکار به محیط عملیات ارسال می‌شود. این فرایند بدون نیاز به دخالت دست انجام می‌شود و باعث می‌شود که تیم‌های عملیات نیازی به استقرار نسخه‌های جدید به‌ صورت دستی نداشته باشند.

به این ترتیب، کد به‌ طور خودکار به کاربران نهایی می‌رسد و توسعه‌دهندگان می‌توانند تغییرات جدید را سریع‌تر و بدون وقفه به دست کاربران برسانند. استقرار مداوم همچنین امکان به‌روزرسانی‌های ساده‌تر را فراهم می‌کند و به جای اینکه تغییرات یک‌باره منتشر شوند، به صورت تدریجی ارائه خواهند شد. این رویکرد با روش توسعه اجایل همسو است و به دلیل کاهش پیچیدگی به‌روزرسانی‌ها، ریسک اشکالات و مشکلات را کاهش می‌دهد.

تفاوت بین استقرار پیوسته (Continuous Deployment) و تحویل پیوسته (Continuous Delivery) چیست؟

اصطلاح CD هم برای استقرار پیوسته و هم برای تحویل پیوسته به کار می‌رود اما بر خلاف تصور اکثر افراد این دو مفهوم با یکدیگر مترادف نیستند. در استقرار پیوسته، به محض اینکه توسعه‌دهندگان یک برنامه را با موفقیت ساخته و آزمایش کردند، تغییرات به‌ صورت خودکار به مرحله تست کاربردپذیری (UAT) منتقل می‌شود. در این مرحله، کد از جنبه‌های مختلف عملکردی بررسی می‌شود و در صورت قبولی، نسخه نهایی برنامه به‌ صورت خودکار به محیط عملیاتی (Production) ارسال می‌شود.

تحویل پیوسته شباهت زیادی به استقرار پیوسته دارد، اما با یک تفاوت مهم: بعد از اینکه برنامه در مرحله UAT تایید شد، همچنان نیاز به دخالت دستی تیم توسعه دارد تا فرایند استقرار را آغاز کنند. این فرایند به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا بازخوردها را اعمال و مشکلات را اصلاح کنند و فقط زمانی محصول نهایی را منتشر کنند که کاملا آماده باشد.

بنابراین به صورت خلاصه می‌توان گفت، تحویل پیوسته به تایید دستی نیاز دارد و به همین دلیل سرعت استقرار کمتر است، اما کنترل بیشتری به توسعه‌دهندگان می‌دهد. در سمت مقابل، استقرار پیوسته به تایید دستی نیاز ندارد و به همین دلیل سرعت استقرار بیشتری ارائه می‌دهد، اما کنترل توسعه‌دهندگان کمتر خواهد بود. با توجه به نیاز پروژه و میزان حساسیت محصول نهایی، سازمان‌ها ممکن است یکی از این دو روش را انتخاب کنند.

پایپ‌لاین CI/CD چیست؟

پایپ‌لاین CI/CD در واقع همان خودکارسازی مراحل CICD است که کد نرم‌افزاری را از مرحله توسعه به محیط تولید منتقل می‌کند. این پایپ‌لاین شامل مجموعه‌ای از ابزارها و مراحل است که به تیم‌های توسعه و عملیات کمک می‌کند تا کد را سریع‌تر، قابل اعتمادتر و با کیفیت بیشتری به کاربران ارائه دهند. پایپ‌لاین CI/CD شامل اجرای یکپارچه‌سازی مداوم، تحویل مداوم و استقرار مداوم در چهار مرحله اصلی است:

1. منبع (Source)
2. ساخت (Build)
3. تست (Test)
4. استقرار (Deploy)

۱. منبع  (Source)

اولین مرحله در پایپ‌لاین CI/CD شامل ایجاد کد منبع است. در این مرحله، توسعه‌دهندگان نیازمندی‌ها را به الگوریتم‌ها، ویژگی‌ها و عملکردها تبدیل می‌کنند. ابزارهای مورد استفاده بسته به زبان برنامه‌نویسی و نوع پروژه متفاوت است و در نتیجه، فرایند واحدی برای ایجاد کد وجود ندارد. این مرحله ممکن است شامل موارد زیر باشد:

• ابزارهای برنامه‌نویسی مانند Java،NET،C# یا PHP
• محیط توسعه یکپارچه (IDE) که از زبان برنامه‌نویسی پروژه پشتیبانی می‌کند
• ابزارهای بررسی کد مانند اسکنرهای امنیتی، ابزارهای تشخیص خطا و ابزارهایی که مطابقت با استانداردهای کدنویسی را بررسی می‌کنند
• مخازن کد و سیستم‌های کنترل نسخه مانند Git

۲. بیلد (Build)

در این مرحله، کد منبع از مخزن دریافت می‌شود، ارتباطات با کتابخانه‌ها، وابستگی‌ها و ماژول‌ها برقرار می‌شود و تمام این اجزا به یک فایل اجرایی  واحد تبدیل می‌شوند. ابزارهای ساخت معمولا لاگ‌های اجرایی ایجاد می‌کنند، خطاها را شناسایی می‌کنند و به توسعه‌دهندگان اطلاع می‌دهند. برخی از ابزارهای ساخت عبارت‌اند از:

• ابزارهای اختصاصی برای زبان‌های برنامه‌نویسی خاص.
• محیط‌های توسعه (IDE) که هم برای مرحله منبع و هم ساخت استفاده می‌شوند.
• ابزارهایی که فایل اجرایی را به محیطی قابل استقرار (مانند ماشین مجازی یا کانتینر Docker ) تبدیل می‌کنند.

۳. تست (Test)

پس از ساخت، کد به مرحله تست وارد می‌شود و انواع آزمایش‌های پویا روی آن انجام می‌گیرد  تا از عملکرد درست آن اطمینان حاصل شود، از جمله:

• تست عملکردی یا واحد (Unit Testing): این تست تایید می‌کند که ویژگی‌های جدید مطابق انتظار عمل می‌کنند.
• تست رگرسیون (Regression Testing): اطمینان حاصل می‌کند که تغییرات جدید باعث خرابی ویژگی‌های موجود نمی‌شوند.

همچنین تست‌های دیگری برای ارزیابی یکپارچگی، عملکرد و پذیرش کاربر (User Acceptance) انجام می‌شود. خطاهای یافت‌شده در این مرحله به توسعه‌دهندگان ارجاع داده می‌شوند. برای افزایش بهره‌وری و کاهش خطای انسانی، این تست‌ها اغلب به صورت خودکار انجام می‌شوند.

۴. استقرار  (Deploy)

پس از موفقیت در مرحله تست، ساخت (Build) نهایی به مرحله استقرار وارد می‌شود. دو روش اصلی برای استقرار وجود دارد که به آن‌ها اشاره کردیم. این دو روش عبارت‌اند از:

1. تحویل مداوم (Continuous Delivery): نسخه جدید به تیم انسانی برای تایید ارسال می‌شود و پس از تایید، استقرار صورت می‌گیرد. مثلا نسخه‌های جدید ابتدا به محیط آزمایشی ارسال می‌شوند و استقرار در محیط تولید منوط به تایید دستی است.
2. استقرار مداوم (Continuous Deployment): پایپ‌لاین به طور خودکار نسخه جدید را به محیط‌های آزمایشی، استیجینگ و تولید منتقل می‌کند، به شرطی که تمام تست‌ها با موفقیت انجام شوند و نیازی به تایید دستی نباشد.

در مرحله استقرار، محیط استقرار آماده می‌شود و ساخت نهایی به مقصدی مانند سرور منتقل می‌شود. این فرایند معمولا با اسکریپت‌ها یا ابزارهای خودکارسازی انجام می‌شود. بسیاری از استقرارها با ابزارهای گزارش خطا و مدیریت تیکت هم ادغام می‌شوند تا خطاهای غیرمنتظره را شناسایی کنند و به توسعه‌دهندگان اطلاع دهند.

برای توسعه یک پایپ‌لاین CICD از ابزارهای مختلفی استفاده می‌شود که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم، اما قبل از آن بیایید ببینیم چرا CICD تا این حد مهم و پرطرفدار است.

مزایای CI/CD

شرکت‌ها برای اینکه از رقابت عقب نمانند باید ویژگی‌ها و قابلیت‌ها را سریع ارائه دهند. یک پایپ‌لاین CI/CD کارآمد، دستیابی به چنین اهدافی را ممکن می‌کند، بدون اینکه کارایی نرم‌افزار فدای این اهداف شود. اما این تنها مزیت CICD نیست، در ادامه نگاهی به مهم‌ترین مزایای یک پایپ‌لاین CI/CD  خواهیم داشت و می‌گوییم که چرا بسیاری از شرکت‌ها به آن روی آورده‌اند.

۱. همکاری تیمی را بهبود می‌بخشد

ارتباط و همکاری موثر معمولا در تیم‌های بزرگ چالش‌برانگیز است و این چالش‌ها با پیچیدگی پروژه بیشتر هم می‌شوند. CI/CD با خودکارسازی وظایف، بسیاری از این چالش‌ها را رفع می‌کند؛ در نتیجه توسعه‌دهندگان می‌توانند روی وظایف فردی خود تمرکز کنند. ادغام مداوم کدها در یک مخزن مشترک تضمین می‌کند که هر عضو تیم، هنگام انجام وظایف خود، ساختار و عملکرد کلی نرم‌افزار را رعایت می‌کند.

۲. قابلیت اطمینان، خودکارسازی و کارایی را به حداکثر می‌رساند

از آنجایی که فعالیت‌ها در CI/CD ماهیتی مستمر دارند، مشکلات سریع‌تر رفع می‌شوند و نرم‌افزار با ویژگی‌های بیشتری ارائه می‌‌شود. اما این افزایش کمیت به قیمت کاهش کیفیت نیست. ابزارهای خودکار مدام در حال بررسی و تست تغییرات جدید هستند تا قبل از ارسال برنامه به محیط تولید، از عملکرد درست آن مطمئن شوند. این رویکرد خودکار به تیم‌ها اجازه می‌دهد نرم‌افزارهای کامل‌تر و با کیفیت بالاتری تولید کنند و همزمان هزینه‌ها و زمان توسعه را کاهش دهند.

۳. تجربه بهتری برای کاربران فراهم می‌کند

به‌روزرسانی‌های سریع و مداوم نرم‌افزار باعث می‌شود که ویژگی‌های جدید، بهبودها و رفع اشکالات به سرعت در دسترس کاربران قرار گیرد. این باعث تجربه کاربری بهتر و رضایت بیشتر می‌شود. قابلیت اطمینان و پایداری تضمین‌شده توسط CI/CD هم تجربه‌ای بهتر برای کاربران ایجاد می‌کند. تست‌های خودکار و نظارت مداوم، مشکلات را قبل از رسیدن به کاربران شناسایی و رفع می‌کنند. در نتیجه احتمال خرابی و مشکلات عملکردی کاهش می‌یابد و کاربران اعتماد بیشتری به نرم‌افزار خواهند داشت.

۴. زمان تحقق ارزش را تسریع می‌کند

زمان تحقق ارزش به معنای مدت زمانی است که طول می‌کشد تا قابلیت‌های کاربردی به کاربران ارائه شود. زمان تحقق ارزش برای کسب‌وکارها بسیار مهم است زیرا کاربران محصولی را دوست دارند که زودتر از بقیه نمونه‌های بازار، ویژگی‌های جدید را ارائه می‌دهد. از طرفی، هر چه زمان تحقق ارزش کوتاه‌تر باشد، بازگشت سرمایه سریع‌تر اتفاق می‌افتد و شرکت می‌تواند با منابع مالی بیشتر، محصول خود را بیشتر توسعه دهد. همه این‌ها با کمک CICD و کاهش چرخه‌های توسعه و استقرار قابل دستیابی است.

۵. فرسودگی توسعه‌دهندگان را کاهش می‌دهد

فرایند توسعه نرم‌افزار می‌تواند پرتنش باشد. فشار مداوم برای دستیابی به اهداف و رفع مشکلات ممکن است باعث فرسودگی شغلی توسعه‌دهندگان ‌شود. CI/CD با خودکارسازی وظایف تکراری و زمان‌بر، این فشار را کاهش می‌دهد، به طوری که توسعه‌دهندگان می‌توانند بیشتر بر کدنویسی و حل مسائل تمرکز کنند.

۶. زمان بازیابی پس از بروز مشکلات را کاهش می‌دهد

روش توسعه مداوم به تیم‌ها اجازه می‌دهد پاسخ مشکلات را سریع‌تر پیدا کنند و تاثیر آن‌ها را بر کاربران و کسب‌وکار به حداقل برسانند. اگر مشکلی رخ دهد، این روش امکان بازگشت سریع به نسخه پایدار قبلی را فراهم می‌کند و از خرابی‌های طولانی‌مدت جلوگیری می‌کند.

به طور کلی، هنگامی که CI/CD به درستی اجرا شود، یک فرایند قابل اعتماد برای ارائه سریع محصولات نرم‌افزاری به بازار است؛ همچنین امکان پیاده‌سازی مداوم ویژگی‌ها و رفع مشکلات را به راحتی فراهم می‌کند.

ابزارهای پرطرفدار در CI/CD

برای اجرای پایپ‌لاین‌های CI/CD در توسعه نرم‌افزار، ابزارهای مختلفی در دسترس هستند. هر کدام از این ابزارها ویژگی‌ها، مزایا و معایب خاص خود را دارند. در ادامه به بررسی محبوب‌ترین ابزارهای CI/CD می‌پردازیم:

۱- Jenkins

Jenkins یک سرور اتوماسیون متن‌باز و محبوب برای پایپ‌لاین‌های CI/CD است. این ابزار قابلیت سفارشی‌سازی بالایی دارد و از طیف گسترده‌ای از پلاگین‌ها پشتیبانی می‌کند. همه این‌ها باعث می‌شود تا Jenkins یک ابزار ایده‌آل برای اجرای پایپ‌لاین CICD باشد.

مزایای Jenkins

• قابلیت سفارشی‌سازی بالا با پشتیبانی از پلاگین‌های متنوع
• امکان ادغام با ابزارها و فناوری‌های مختلف
• ارائه گزارش‌دهی و تحلیل‌های دقیق

معایب Jenkins

• نیاز به تخصص فنی برای راه‌اندازی و نگهداری
• مصرف منابع بالا؛ به‌ویژه برای پروژه‌های بزرگ
• عدم وجود داشبورد متمرکز برای مدیریت چندین پروژه

۲- Travis CI

Travis CI یک پلتفرم CI/CD ابری است که تست و انتشار خودکار پروژه‌های نرم‌افزاری را ممکن می‌کند. این ابزار از زبان‌های برنامه‌نویسی و فریم‌ورک‌های مختلف پشتیبانی می‌کند و برای محیط‌های توسعه متنوع مناسب است.

مزایای Travis CI

• راه‌اندازی و استفاده آسان
• مبتنی بر فضای ابری، بدون نیاز به زیرساخت محلی
• پشتیبانی از طیف گسترده‌ای از زبان‌ها و فریم‌ورک‌ها
• ارائه گزارش‌دهی و تحلیل‌های جامع

معایب Travis CI

• محدودیت در گزینه‌های سفارشی‌سازی
• مناسب نبودن برای پروژه‌های بزرگ با نیازهای پیچیده
• پشتیبانی محدود برای نصب‌های محلی

۳- GitHub Actions

GitHub Actions را می‌توان به عنوان یکی از قدرتمندترین و پرطرفدارترین ابزارهای توسعه پایپ‌لاین CI/CD معرفی کرد. این ابزار به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهد گردش‌کارها را خودکار کنند، تست‌ها را اجرا کنند و کد را مستقیما از مخازن GitHub منتشر کنند.

مزایای GitHub Actions

• ادغام‌شده با GitHub
• استفاده آسان
• برخورداری از اکوسیستم گسترده و مستندات مفید

معایب GitHub Actions

• محدودیت در دفعات بیلد
• پیچیدگی در سینتکس  YAML

آیا CICD همان DevOps است؟

نه، اینطور نیست! در واقع CI/CD بخشی اساسی از متدولوژی دواپس است که بر تقویت همکاری میان تیم‌های توسعه (Development) و عملیات (Operations) تمرکز می‌کند. هر دو این مفاهیم بر خودکارسازی فرایندهای توسعه تمرکز دارند و این امکان را فراهم می‌کنند که ایده‌ها (مانند ویژگی‌های جدید، درخواست‌های بهبود یا رفع اشکالات) سریع‌تر از مرحله توسعه به محیط عملیاتی منتقل شوند. بنابراین CI/CD مکملی برای DevOps  محسوب می‌شود. پایپ‌لاین‌های CI/CD  به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهند تغییرات را سریع‌تر اعمال کنند و در عین حال، ثبات اپلیکیشن را تضمین کنند. CI/CD اگر به درستی پیاده‌سازی شود، می‌تواند تاثیر مثبتی بر شاخص‌های کلیدی عملکرد (KPI) در DevOps بگذارد.

سخن پایانی

در نهایت باید گفت که CI/CD فقط یک ابزار نیست؛ بلکه پلی است میان ایده‌های خلاقانه و واقعیت‌های عملی! این رویکرد نه‌ تنها سرعت و دقت فرایند توسعه را افزایش می‌دهد، بلکه تیم‌ها را توانمند می‌سازد تا با اطمینان بیشتری به چالش‌های آینده نگاه کنند. در جهانی که در آن رقابت هر لحظه شدیدتر می‌شود، به‌کارگیری CI/CD به معنای پذیرش یک استاندارد جدید برای کیفیت، همکاری و نوآوری است.

 

منابع:
www.geeksforgeeks.org | about.gitlab.com | www.redhat.com