Was ist kontinuierliche Integration?

Kontinuierliche Integration ist die Praxis, Codeänderungen von verschiedenen Entwicklern, die an demselben Code arbeiten, kontinuierlich in ein einziges Softwareprojekt zu integrieren. Diese Integration ist normalerweise ein automatisch laufender Prozess, der den Code den gesamten Tag über aktualisiert und damit sicherstellt, dass alle Änderungen am Code ordnungsgemäß aufgezeichnet werden. Diese Strategie ist ein wesentlicher Bestandteil eines agilen Softwareentwicklungssystems, das auf dem Konzept der Zusammenarbeit, des Skalierens und des Aufbaus von Nachhaltigkeit basiert.

1994 wurde der Begriff „kontinuierliche Integration“ erstmals vom amerikanischen Softwareingenieur Grady Booch eingeführt, der vor allem für die Entwicklung der Unified Modelling Language (UML), aber auch für seine innovative Arbeit in der Softwarearchitektur und kollaborativen Entwicklerumgebungen bekannt ist. Die kontinuierliche Integration wird seit 1997 regelmäßig eingesetzt und ist heute weithin als Best Practice für die Softwareentwicklung anerkannt. Obwohl der Prozess der kontinuierlichen Integration heute etwas anders aussieht als vor 20 Jahren, bleibt die Theorie dahinter unverändert.

Eine Möglichkeit zu verstehen, wie wichtig kontinuierliche Integration ist, ist, die Codierungssoftware mit dem Bau eines Hauses zu vergleichen. In diesem Fall haben Sie viele verschiedene Bauarbeiter oder Bauunternehmer, die alle ihre spezifischen Gebäudeteile oder Software außerhalb des Standorts bauen. Sie können ihre Arbeit zu unterschiedlichen Zeiten beginnen und beenden, und ein Fehler oder eine Abweichung in einem Teil der Architektur könnte ausreichen, um den Rest des Hauses oder Programms instabil oder sogar völlig unbrauchbar zu machen.

In dieser Metapher müssen Bauarbeiter, wenn Sie eine kontinuierliche Integration hinzufügen, die Baustelle mehrmals täglich betreten, um die von ihnen abgeschlossene Arbeit zu installieren und sicherzustellen, dass alle Teile ordnungsgemäß zusammenarbeiten. Egal, ob es sich um einen Fensterrahmen oder ein Dach handelt, die Arbeit muss richtig ausgeführt und getestet werden, damit sichergestellt ist, dass dieser Teil zu den bereits vorhandenen Teilen des Hauses passt. Es macht also beispielsweise keinen Sinn, die Küchenschränke zu installieren, wenn das Dach noch nicht gedeckt ist. Die kontinuierliche Integration hilft, potenzielle Fehler oder Probleme auf dem Weg zu minimieren, die auftreten, wenn Entwickler nicht gemeinsam an denselben Zielen arbeiten.

Warum wird kontinuierliche Integration verwendet?

Softwareentwicklung wird oft von mehreren großen Teams durchgeführt und es ist nicht ungewöhnlich, dass sie über verschiedene Zeitzonen und geografische Gebiete verteilt ist. Aus diesem Grund werden Entwicklungsabschnitte gleichzeitig ausgeführt, wobei mehrere Personen gleichzeitig an demselben Teil der Software arbeiten und nicht sehen können, was andere tun.

Die kontinuierliche Integration trägt zu Folgendem bei:

Zeitersparnis: Dies ist vielleicht der bedeutendste Gewinn, da jegliche Duplizierung von Aufgaben beseitigt, alle möglichen Test- und Zusammenführungsprozesse automatisiert sowie eine schnellere Bearbeitungszeit mit Tests und Korrekturen ermöglicht wird. Außerdem wird weniger Zeit für die Suche nach Fehlern verschwendet. Projektmanager, die sich einen Burn-Down-Chart ansehen, erkennen schnell, welche Aufgaben abgeschlossen und hochgeladen werden. Die Zeitersparnis bringt auch den zusätzlichen Kostenvorteile mit sich.

Ein weitaus robusteres Endprodukt: Regelmäßiges, gründliches Testen der Software, von denen ein Großteil automatisiert ist. Das bedeutet, dass in der nächsten Entwicklungsrunde weniger Fehlerkorrekturen erforderlich sind, das Endprodukt Fehler enthält und die Endbenutzer zufriedener sind.

Verbesserte Kommunikation: Ständiges Teilen von Code erhöht die Geschwindigkeit und Effizienz der Kommunikation am Arbeitsplatz.

Schnellere Softwareversionen: Wenn ein Problem gefunden wird oder ein neuer Virus in vorhandener Software auftritt, die Kunden verwenden, wird der Entwicklungszyklus zur Behebung dieser Probleme viel schneller. Eine kleine Änderung kann in sehr engen Zeiträumen behoben, getestet und eingeführt werden.

Insgesamt wird der Code zuverlässiger, weniger anfällig für Fehler, spart viel Zeit und Geld und führt zu zufriedeneren Endbenutzern. Das ist eine Form der Risikominderung, die jedes Unternehmen praktizieren sollte.

Wie passt kontinuierliche Integration mit kontinuierlicher Bereitstellung zusammen?

Die Praxis der kontinuierlichen Bereitstellung stellt sicher, dass die Software fehlerfrei, jederzeit einsatzbereit ist und „kontinuierlich“ eingesetzt wird, um die Zuverlässigkeit aufrechtzuerhalten. Beispielsweise erhalten Sie häufig Software-Updates auf Ihrem Mobiltelefon. Diese neue Bereitstellung stellt sicher, dass Ihre Anwendungen alle auf dem neuesten Stand und sicher sind. Auf diese Weise kann Ihre Software jederzeit bereitgestellt werden und enthält häufig wichtige Updates. Die kontinuierliche Integration ist ein wichtiger Bestandteil der kontinuierlichen Bereitstellung, da die Software ständig aktualisiert, getestet und als einsatzbereit erachtet wird. Da die kontinuierliche Bereitstellung die Theorie ist, dass die Software zu jedem Zeitpunkt bereitgestellt werden kann oder ein Kunde sie möglicherweise benötigt, muss die Software unbedingt einsatzbereit sein.

Acht Schritte der kontinuierlichen Integration und kontinuierliche Bereitstellung

Einfach ausgedrückt: Der CI/CD-Zyklus (Kontinuierliche Integration/Continuous Delivery) ein achtstufiger, sich kontinuierlich entwickelnder agiler Prozess, der eine schnelle, effektive und stabile Softwareentwicklung gewährleistet. Die Schritte eins bis vier fallen unter das Dach der kontinuierlichen Integration, während die Schritte fünf bis acht als Teil des Continuous-Delivery-Prozesses betrachtet werden.

1. Planen: Änderungen an der Anwendung werden vom Produktteam geplant. Dazu können Fehlerkorrekturen, Leistungsverbesserungen oder neue Funktionen gehören, die der Anwendung hinzugefügt werden müssen.
2. Codieren: Die Entwickler codieren die Software auf ihren lokalen Computern. Jeder Entwickler muss seinen eigenen Teil des Systems entwickeln oder einen Fehler beheben.
3. Erstellen: Sobald die Entwickler den zweiten Schritt abgeschlossen haben, wird der neue Code an das Code-Repository gesendet und die Anwendung wird kompiliert.
4. Testen: Tester überprüfen die Funktionsfähigkeit und Benutzerfreundlichkeit des Codes. Macht die Software das, wofür sie entwickelt wurde? Sie testen auch, ob sie mit dem Rest des vorhandenen Codes funktioniert. Automatisierte Tests sollten verwendet werden, um sicherzustellen, dass der neue Code etwas nicht beeinträchtigt, das bereits Teil des Pakets ist. Wenn der Code als akzeptabel erachtet wird, wird er zusammengeführt. Wenn es Fehler gibt, die noch behoben werden müssen, wird der Code an den Entwickler zurückgeschickt.
5. Veröffentlichen: Nach Abschluss des Vorgangs wird der verfeinerte Code mit der Software zusammengeführt und kann, vorbehaltlich der Genehmigung, als automatisiertes Release bereitgestellt werden.
6. Bereitstellen: Der Code wird automatisch in der Produktion bereitgestellt.
7. Betrieb: Zu diesem Zeitpunkt kann der neue Code in der Produktionsumgebung genutzt werden.
8. Überwachen: Die Anwendungsleistung wird kontinuierlich überwacht, um Fehler zu finden und Bereiche zu identifizieren, in denen die Leistung verbessert werden kann. Das ist ein kontinuierlicher Feedback-Zyklus, bei dem die in diesem Schritt gesammelten und analysierten Daten an das für Schritt 1 zuständige Produktteam weitergeleitet werden sollten, damit es kontinuierlich Änderungen und Verbesserungen an der Anwendung planen kann.

Vorteile der kontinuierlichen Integration

Der Grund, warum so viele agile Teams die kontinuierliche Integration verwenden, ist, dass sie unglaublich gut funktioniert und viele Probleme in der Softwareentwicklung löst. Sie stellt sicher, dass keine zwei Entwickler gleichzeitig an demselben Code arbeiten, wodurch unnötige Verdopplungen vermieden werden.

Durch die kontinuierliche Integration wird auch sichergestellt, dass das Team immer an dem neuesten Software-Update arbeitet und somit auf den neuesten Änderungen aufbaut. Es bedeutet kein Chaos in letzter Minute am Veröffentlichungsdatum, da jeder seinen Code hochlädt und versucht, seine Versionen mit anderen Aufgaben und Arbeitsabschnitten abzugleichen.

Bei der Entwicklung kann ein Zeilenwechsel oder sogar etwas so Kleines wie ein Punkt oder eine falsche eckige Klammer versehentlich andere Teile der Software beschädigen. Häufige Updates erleichtern, zu erkennen, was das Problem verursacht hat, und es zu beheben, bevor andere Bereiche in Angriff genommen werden. Es zwingt Entwickler auch dazu, ihre Arbeit häufig zu speichern, und stellt sicher, dass fertige Codeteile in einem gemeinsam genutzten Repository gespeichert werden. Das erfolgt häufig in der Cloud, wo sie vor Unterbrechungen des lokalen Stromnetzes oder Internetstörungen geschützt sind.

Eine kontinuierliche Integration hilft dabei, Integrationskonflikte und Ausfälle zu vermeiden. Wenn andere Entwickler ihre Arbeit aktualisieren, wirkt sich dies auf andere Tätigkeiten aus, die noch nicht eingereicht wurden. Regelmäßige Updates minimieren diese potenziellen Konflikte. In der Tat können Änderungen, Konflikte oder Probleme schnell nach der Übermittlung des Codes identifiziert werden. Das bedeutet, dass der Entwickler sofort zu seiner Arbeit zurückkehren kann, um das Problem zu beheben, solange es noch mental präsent ist.

Konstante Code-Überprüfungen helfen Entwicklern auch dabei, modularen Code zu erstellen, der weniger komplex ist. Außerdem bedeutet die automatisierte Art der kontinuierlichen Integration eine Reduzierung zeitaufwändiger manueller Tests. Schließlich bietet sich der Vorteil, dass die aktuelle fertige Erstellung für eine kontinuierliche Bereitstellung ständig verfügbar ist.

Herausforderungen der kontinuierlichen Integration

Bei der Implementierung der kontinuierlichen Integration gibt es jedoch eine Reihe von Herausforderungen. Wie bei vielen Technologien handelt es sich um ein fortlaufendes, sich ständig weiterentwickelndes Feld, das unter anderem Probleme der Ressourcenzuweisung, mangelnder Qualifikation und dem oft komplizierten Prozess der Automatisierung von Legacy Code aufweist.

Problem: Die Einführung der kontinuierlichen Integration als neue Praxis. Wenn ein Unternehmen bereits seit einiger Zeit die Entwicklung durchführt und noch nie eine kontinuierliche Integration eingesetzt hat, kann der Versuch, die Praxis auf einmal umzusetzen, schnell überwältigend oder unmöglich erscheinen. Die Implementierung einer kontinuierlichen Integration muss eine Reise sein, die schrittweise von einem manuellen System zu einer hoch automatisierten Entwicklungsumgebung übergeht. Das richtige Code-Repository zu finden, die Entwickler für Updates zu schulen und die Tester mit den Entwicklern zusammenarbeiten zu lassen, erfordert Zeit, Geduld und viel Zusammenarbeit der Teams. Es gibt auch viele Entscheidungen, über die dabei diskutiert werden muss, z. B.: Sollten Benutzererfahrungs- oder Funktionstests zuerst stattfinden? Sollten Tests automatisiert werden? Welche Software ist die beste? Dies ist eine große Veränderung im täglichen Betrieb eines Unternehmens sowie in der Kultur der Verantwortlichkeit.

Lösung: Ein gestaffelter Rollout kann die Angst vor einer so großen Veränderung verringern und dazu beitragen, dass sich das Team an die Änderungen gewöhnt. Das bedeutet auch, dass die Mitarbeiter den Prozess auf natürlichere Weise lernen können, als Team und in kleinen Aufgaben. Der Kulturwandel ist schwieriger zu bewältigen, aber die kontinuierliche Integration fördert den Geist der Zusammenarbeit zwischen den Entwicklerteams und sollte letztendlich auf lange Sicht von Vorteil sein.

Problem: Kontinuierliche Integration und kontinuierliche Bereitstellung werden häufig missverstanden. Einige Unternehmen verwechseln oder verknüpfen kontinuierliche Integration mit kontinuierlicher Bereitstellung. Es handelt sich um zwei separate Prozesse, und eine kontinuierliche Integration muss nicht automatisch bereitgestellt werden. Die kontinuierliche Aktualisierung von Software ist möglicherweise nicht für alle Unternehmen geeignet und kann sogar ein Problem darstellen. Während die kontinuierliche Integration sicherstellt, dass der Basiscode immer einsatzbereit ist, bedeutet sie nicht, dass dies unbedingt erforderlich ist.

Lösung: Diese Lösung dafür ist in erster Linie Bildung. Sobald das Management jeden Prozess besser versteht, werden die Vorteile und ihre Eignung für das Unternehmen transparent.

Problem: Sich wiederholende fortlaufende Prozesse. Es gibt viele zeitraubende, sich wiederholende Prozesse in der gesamten Entwicklungskette. Diese Aufgaben sind nicht nur für hochqualifizierte Entwickler frustrierend, sondern auch fehleranfällig.

Lösung: Automatisieren Sie alle möglichen Prozesse. Weitgehend manuelle Teile der Arbeit wie Testen, Erstellung und Bereitstellung können fast vollständig automatisiert werden. Die Automatisierung gewährleistet einen fehlerfreien Prozess und ermöglicht Entwicklern, weiterhin neue Software zu erstellen, anstatt in einem Zyklus einfacher Aufgaben zu stecken.

Problem: Legacy Code. Wenn es ein vorhandenes System mit „Legacy Code“ gibt, ist die Automatisierung der Tests für diesen Code normalerweise ein langwieriger und aufwändiger Prozess.

Lösung: Es ist wichtig, die Vor- und Nachteile der Konvertierung Ihres Legacy Codes abzuwägen. Aufgaben müssen noch abgeschlossen und zusammengeführt und dann manuell getestet werden. In diesem Fall lohnt es sich zu diskutieren, ob eine kontinuierliche Integration die richtige Antwort für dieses Projekt ist.

Erste Schritte und Skalierung der kontinuierlichen Integration

Oft fangen Unternehmen oder Softwareentwicklungsteams klein an. Diese kleinen Teams können an isolierten Teilen des Codes arbeiten und dann einen „Zusammenführungstag“ einrichten, an dem alle abgeschlossenen Aufgaben gleichzeitig zusammengeführt werden. Das funktioniert am besten für kleinere Teams mit sehr klar definierten Rollen und Aufgaben.

Wenn das Team jedoch größer wird, kann der Zusammenführungstag schnell zu einer stressigen und zeitraubenden Aufgabe werden, die zu einer Reihe von Konflikten, Fehlern und Problemen führt. Jeder Entwickler, der seine Arbeit hinzufügt, verschärft das Problem, sodass es schwierig ist, festzustellen, wo die Konflikte und Fehler auftreten.

Säulen der kontinuierlichen Integration

Die kontinuierliche Integration basiert auf einer Reihe anderer Best Practices für Software. Sie umfasst Techniken wie automatisiertes Testen, Build-Automatisierung, Versionskontrolle und automatisierte Bereitstellungen. Jedes einzelne davon hat sein eigenes Ökosystem von Philosophien und Werkzeugen, die im Folgenden untersucht werden.

Verwaltung der Versionskontrolle

Die Versionskontrolle ist eine wichtige Säule der kontinuierlichen Integration. Die Verwaltung der Versionsquelle kommuniziert und löst Konflikte zwischen Entwicklern, die gleichzeitig an derselben Codebasis arbeiten.

Automatisiertes Testen

Jedes Softwareprojekt muss gründlich und wiederholt getestet werden. Dies kann sehr zeitraubend und repetitiv sein, weshalb Tools entwickelt wurden, um Teile des Testprozesses zu automatisieren. Diese Test-Tools führen automatisch Testfälle für bestimmte Teile des Systems aus. Wenn ein Entwickler Code in das Repository sendet, wird das automatisierte Testen gestartet.

Build-Automatisierung

Builds werden oft als Snapshot des aktuellen Release-Moduls bezeichnet. Diese Builds werden schließlich über eine Reihe verschiedener potenzieller Kanäle an die Endbenutzer verteilt. Tools für die kontinuierliche Integration helfen dabei, den Prozess der Erstellung einer Version zu rationalisieren. Build-Automatisierungen können auch Releases einrichten, die durch bestimmte Ereignisse ausgelöst werden. Wenn beispielsweise ein neuer Code in den Produktionszweig der Codebasis zusammengeführt wird, löst dies die Automatisierung des Uploads des Builds auf einen Remote-Server aus, wo Benutzer darauf zugreifen und ihn herunterladen können.

Automatisierte Bereitstellungen

Jeder Bereitstellungsprozess ist unterschiedlich, je nachdem, was gerade erstellt wird. Beispielsweise stellt automatisierte Software eine Webseite auf einem Webserver bereit. Der im vorherigen Schritt erstellte Build wird automatisch auf Webserver für ein Webprojekt kopiert und für ein App-Update in einen Store hochgeladen sowie auf alle anderen Kanäle, auf denen er bereitgestellt werden muss.

Kontinuierliche Integration ist der Schlüssel zu einer erfolgreichen Softwareentwicklung

Kontinuierliche Integration ist wichtig, da sie sowohl agilen Entwicklungsteams als auch Unternehmen hilft, ihre Ziele zu erreichen, indem sie eine Umgebung schafft, die die Zusammenarbeit fördert. Außerdem schafft sie eine robustere und zuverlässigere Software durch gründliche, regelmäßige Tests und schnelle, genaue Fehlerbehebungen.