什么是持续集成和持续交付 (CI/CD)？
持续集成和持续交付 (CI/CD) 是一种实现软件发布流程各个阶段（从开发到部署）自动化的方法。它由两种相得益彰的实践组成：
- 持续集成 (CI)：开发人员频繁地将代码变更合并到共享存储库中。自动化构建并测试验证每次变更，确保代码库维持稳定且功能正常。
- 持续交付 (CD)：集成后，代码会自动构建、测试并准备发布。成熟的团队还可以将最终的部署步骤自动化，这种方法有时也称为持续部署。
其理念在于，这两种实践将共同构建一个一致的自动化管道，能够快速交付更新并尽可能减少错误和人工干预。
可以将 CI/CD 视为汽车工厂的装配线。工厂不再像过去那样由工匠从零开始制造汽车，而是实现每个阶段（包括车架焊接、喷漆和最终检验等）的自动化，并在每个环节都进行质量检查。这让工厂设计师能够更自由地创建新增功能和车型。
正如装配线确保每辆汽车在下线前都经过一致的构建和测试一样，CI/CD 管道可实现软件构建、测试和交付的自动化。这让开发人员能够快速构建和发布新产品与功能。
如今，这种效率在软件开发中至关重要。软件团队在分布式系统、云环境和开发团队中发布更新的速度比以往更快，通常一天多次。但伴随着这种速度而来的是复杂性和风险加剧：每一个新代码提交、配置或依赖项都可能引入不稳定因素或安全漏洞。CI/CD 有助于解决这些挑战。这让开发人员能够快速发布优质软件，最大限度地减少人为错误，并快速响应用户反馈。
CI/CD 的优势有哪些？
- 加快发布周期：团队可以在几小时或数天内发布新增功能和错误修复。
- 改善代码质量：自动化测试能够及早发现问题，防止其进入生产环境。
- 提高协作效率：CI/CD 将开发、测试和运营团队整合到一个流程中。
- 降低风险和停机时间：小规模的增量式发布更容易隔离和回滚问题。
- DevOps 和云原生开发的基础：CI/CD 管道是现代分布式架构实现可扩展性和敏捷性的关键。
CI/CD 的工作原理
CI/CD 管道实现了从代码编写到新代码合并，再到代码验证以及代码安全部署至生产环境的全流程自动化。每个阶段负责处理此流程的特定任务。
为了更具体地说明这一点，请看以下具体示例：假设 Acme Co. 公司的开发团队正在开发一款用于预订航班的移动应用。他们已决定增加一项新功能，让客户也可以预订火车票。下面将介绍 CI/CD 如何帮助他们快速、可靠地交付更新：
持续集成 (CI)
- 代码提交：Acme Co. 的开发人员添加了支持火车票预订的新代码，并将其提交到 GitHub 或 GitLab 等共享存储库。此更改会自动触发 CI 管道。
- 构建与测试：自动化系统编译新代码，将其与应用的其余部分集成并运行一系列测试，以检查现有的航空公司机票预订功能是否仍然有效，以及新的火车票选项是否会破坏任何功能。
- 反馈循环：如果任何测试失败，系统会立即通知开发人员，以便他们修复问题、推送更新后的代码，并再次触发该流程，直到所有测试均通过为止。
持续交付 (CD)
- 构建提升：新功能通过所有测试后，会将其部署到预发布环境中。在那里，应用的运行方式几乎与正式环境完全相同（测试人员可以预订虚拟“火车票”），但不会影响用户。
- 验证：在预发布环境中，运行额外的自动化测试，检查负载下的性能、支付安全性，以及与不同设备的兼容性等。此时，Acme Co. 的测试人员可能会进行一些非常规的订票操作，以确保即使是在极端情况下（例如，同时大量预订、使用多种设备进行预订等），该功能也能正常运行。
- 发布准备：一切就绪后，团队批准将其发布到生产环境。管道可以自动部署更新（如同在持续部署管道中一样），或者等待最后的手动确认。部署完成后，Acme Co. 应用的用户将看到新增的火车票预订选项，及其常用的航班预订选项。
现代 CI/CD 系统的核心组件
设计完善的 CI/CD 管道依赖于多个关键组件，它们协同发挥作用，实现交付和反馈的自动化：
- 版本控制系统 (VCS)：版本控制系统（例如 Git、GitHub 或 GitLab）会跟踪并存储对代码库所做的每一次更改。可以将其想象成在工作过程中保存多个版本的文档，如果出现问题，则可以返回到之前的版本并查看具体的更改内容。此外，它也让多个团队成员可以在同一项目上协作，而不覆盖彼此的工作。每一次代码更新都会触发 CI/CD 管道中的下一步。
- 构建自动化：提交更改后，构建自动化工具会编译源代码、解析依赖关系，并为应用的测试或部署做好准备。此流程可确保代码在其目标环境中如预期一样运行。自动化构建步骤能够节省时间，消除人为错误，以及确保每一次构建始终遵循标准化流程。
- 自动化测试：这些测试会检查新代码是否正常运行，以及是否会破坏现有功能。通过在每次代码更改后自动运行，自动化测试有助于开发人员在问题影响用户之前发现并加以解决。
- 构件存储库：构件存储库是指存放构建工件的安全存储系统，用于存储成功构建的打包结果，例如可执行文件、资源库或容器镜像。可以将其视为装配线上的成品仓库，每个构建版本都会贴标、存储，并准备好发货运送或重复使用。这些存储库让团队可以轻松回滚到以前的版本、审核代码更改，或跨环境重新部署相同的构建版本。
- 部署自动化：部署自动化工具可以将经过验证的版本从测试或暂存环境迁移到生产环境。它们负责处理诸如预置服务器、更新配置和路由流量等任务，所有这些都只需极少的人工干预。自动化部署可确保版本发布的可重复性、一致性，以及减少人为错误。
- 监测与反馈：部署后，监测工具会跟踪性能、可靠性以及用户体验。这些工具会收集实时指标和日志记录，以帮助团队在错误或性能下降影响客户之前将其检测出来。这种反馈形成了 CI/CD 闭环，因为生产环境中的见解会反馈到开发环节，让开发团队能够改进每个版本。
如何实施 CI/CD
独立开发人员、初创企业和大型企业都在使用 CI/CD。实施 CI/CD 可以改变软件交付方式，但成败取决于能否预见各种挑战并采取切实可行的应对措施。
常见挑战包括：
- 复杂的设置与工具泛滥：集成多个 CI/CD 工具可能会导致不一致。简化技术栈，并实现团队之间的流程标准化。
- 测试性能与维护：缓慢或不可靠的测试套件会延迟发布。优先进行关键测试，并行执行测试，并消除冗余。
- 安全与密钥管理：通过集成到管道中的安全密钥管理系统，保护凭据和敏感数据。
- 文化契合：当开发、运维和安全团队协同工作时，CI/CD 才能取得成功。鼓励各个团队使用通用仪表板共享数据，提高可见性，自动执行状态报告，以及在部署后进行侧重于学习（而非指责）的简短评估，以建立彼此之间的信任和集体责任感。
- 跨混合云或多云环境扩展：通过使用云原生工具和基础设施即代码 (IaC)，维持一致的构建、测试和部署流程。
CI/CD 入门步骤
- 评估现有工作流程：首先，映射当前的软件交付流程。目的是找出哪些环节可能造成瓶颈，例如手动交接、重复步骤、审批周期过长或其他问题。这有助于确定哪些环节的自动化会产生最显著的效果。
- 制定明确的目标：制定可衡量的目标，例如将部署时间从几小时缩短到几分钟，或将回滚频率降低一半。明确的目标有助于确定优先实现管道中哪些环节的自动化，并更轻松地跟踪自动化效果。
- 选择适当的工具：选择可以与现有工具和语言无缝集成的 CI/CD 平台。从核心集成开始（例如，版本控制和测试框架）。随着管道的日趋成熟和完善，逐步扩展到部署和监测。
- 首先实现测试自动化：测试是构建可靠 CI/CD 管道的基础。首先，针对关键代码路径实现单元测试和集成测试的自动化，然后添加安全性与性能测试。力求快速反馈，以便开发人员在每次提交后能够迅速识别并修复问题。
- 实施增量交付：避免一次性实现所有流程自动化。首先从单个应用、服务或功能入手，将其作为试点项目来验证流程自动化效果。如果第一个管道运行顺畅，则可以利用经验教训，在其余项目中扩展自动化流程。
- 集成监测与可观察性：添加日志记录、跟踪和警报工具，以捕获每个构建版本和部署中的性能及可靠性数据。监测功能可以提供故障可见性，帮助及早发现退化问题，以及提供反馈，便于开发人员改进未来版本。
Cloudflare 如何助力实施 CI/CD 工作流程
Cloudflare 通过将自动化功能直接集成到其全球边缘平台，帮助开发团队实施并扩展 CI/CD。
搭配使用 Cloudflare Workers 无服务器解决方案，团队可以将应用构建、测试和部署自动融入其现有管道。Workers Builds 通过 Cloudflare 数据中心网络实现自动化全球部署，确保每一次更新都能即时、安全地送达用户，且不会出现宕机或区域延迟。
通过组合使用边缘计算、自动化和全球交付功能，Cloudflare 将扩展现有 CI/CD 系统的价值，让企业能够自信地发布产品。
立即开始构建。
常见问题解答
采用 CI/CD 的主要优势有哪些？
CI/CD 有助于团队快速发布新功能和修复程序，并通过及早进行错误检测来提高整体代码质量。此外，它还能促进不同部门之间的协作，降低发布新版本更新的风险，缩短宕机时间。
在软件开发中使用 CI/CD 的主要目的是什么？
CI/CD 让开发团队可以更快速地向最终用户交付更新，并减少人为错误。
CI/CD 管道如何处理测试阶段发现的各种错误？
如果自动化系统在构建或测试过程中检测到故障，它会立即向开发人员提供反馈。这这开发人员能够修复问题并提交更新后的代码，重新启动自动化测试流程，直到所有测试均成功为止。
团队在开始采用 CI/CD 时，会遇到哪些常见障碍？
企业经常会遇到工具过多、测试套件运行缓慢或不可靠，以及需要提高敏感数据安全性等复杂问题。成功使用 CI/CD 还需要文化方面的协调一致，让开发、运维和安全部门凝聚成一个团队，朝着共同的目标而努力。
团队首次实施 CI/CD 时，应该如何着手？
最好是首先梳理当前的工作流程，找出潜在瓶颈，并制定明确且可衡量的改进目标。团队不应试图一次性实现所有流程自动化，而应该首先专注于测试自动化，并使用一个小型项目作为试点，从中积累经验教训，然后再逐步扩展。
版本控制在 CI/CD 中发挥着怎样的作用？
版本控制系统就像项目的历史记录，跟踪对代码所做的每一次更改。它让多人能够同时协作而互不干扰，并在出现问题的情况下，提供回滚到先前版本的安全保障。