Kontinuierliche Integration

Was ist kontinuierliche Integration?

Kontinuierliche Integration (CI) ist eine Devops- und Softwareentwicklungspraxis, bei der Code kontinuierlich in den Stamm (ein gemeinsames Repository, auch Master oder Mainline genannt) integriert wird, wo diese Integrationen automatisch erstellt und getestet werden.

Indem Sie kontrollierte Teile des Codes regelmäßiger in den Master-Branch integrieren, können Sie Bugs schneller finden und leichter lokalisieren. Durch die kontinuierliche Integration müssen Sie nicht mehr darauf hoffen, dass Ihr Code funktioniert, wenn Sie ihn mit dem der anderen Entwickler zusammenführen, denn Sie können sich auf den Status des Codes in Bezug auf die Mainline verlassen.

Ohne CI müssen Softwareentwickler daran arbeiten, das gesamte Feature fertigzustellen, bevor sie es mit dem Rest der Codebasis zusammenführen können. Bis ein Entwickler es in die Mainline integriert hat, sind so viele Änderungen vorgenommen worden, dass es zu einem so genannten Merge-Konflikt oder konkurrierenden Änderungen am Code kommt. Dies führt zu Reibungsverlusten im Entwicklungsablauf, da es manchmal Stunden dauert, den von verschiedenen Teammitgliedern oder Teams geschriebenen Code aufzulösen und zusammenzuführen.

Hier sind einige der Erfolgsmethoden für kontinuierliche Integration:

• Pflegen Sie den gesamten Code in einem einzigen Repository, um die Verwaltung zu erleichtern.
• Fördern Sie kleine, häufige Codeübertragungen in den Hauptzweig.
• Optimieren Sie die Build-Zeiten für schnelles Feedback durch Caching und Parallelisierung.
• Implementieren Sie zuverlässige automatisierte Tests (Unit, Integration, Regression).
• Verwenden Sie getrennte Testumgebungen, um Konflikte zu vermeiden.
• Verwenden Sie Strategien zur Versionierung für eine einfache Nachverfolgung und Rückgängigmachung.

Warum ist kontinuierliche Integration so wichtig?

Die Integration von automatisierten Tests und Experimenten durch KI rationalisiert nicht nur den Entwicklungsprozess, sondern trägt auch dazu bei, robuste Funktionen zu entwickeln, indem Fehler frühzeitig erkannt werden, die Funktionalität sichergestellt wird und ein effizienterer Entwicklungszyklus möglich ist.

Die Rolle von KI bei der Entwicklung funktionaler Funktionen liegt in ihrer Fähigkeit, zu funktionieren:

• Validierung der Funktionalität: Automatisierte Tests innerhalb der KI-Pipelines stellen sicher, dass neue Funktionen oder Änderungen die funktionalen Anforderungen erfüllen und die bestehende Funktionalität nicht beeinträchtigen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Funktionen vor der Bereitstellung wie erwartet funktionieren.
• Iterative Entwicklung: CI unterstützt einen iterativen Entwicklungsansatz, der es den Entwicklern ermöglicht, inkrementelle Änderungen vorzunehmen und diese regelmäßig zu testen. Dieser iterative Prozess fördert die Entwicklung von Funktionen, die sich stetig und zuverlässig weiterentwickeln.
• Frühzeitige Erkennung von Problemen: Durch die Durchführung von Tests und Experimenten während der Integration identifiziert CI Probleme frühzeitig im Entwicklungszyklus. Dadurch sinkt die Wahrscheinlichkeit, dass fehlerhafte Funktionen implementiert werden.

Vorteile der kontinuierlichen Integration

Höhere Entwicklungsgeschwindigkeit

Durch den Einsatz kontinuierlicher Integration können Unternehmen die Entwicklungsgeschwindigkeit erhöhen, da Entwickler Teile ihres Codes isolieren können, um effizient Fehler in ihren Softwareprojekten zu finden und neue Funktionen an Kunden auszurollen, ohne das Erlebnis zu fälschen. Entwickler können unfertige Features hinter Feature Flags in den Master Branch integrieren, ohne Instabilität zu riskieren.

Außerdem können die Entwickler arbeiten, ohne sich Gedanken über unschöne Merge-Konflikte machen zu müssen. Durch die Verwendung von Feature Flags oder Feature Toggles können in Arbeit befindliche Funktionen in einen gemeinsamen Zweig verschoben werden, ohne die Veröffentlichung aus diesem Zweig zu blockieren.

Verbessern Sie die Produktqualität

Wenn Sie Code häufiger einchecken, verbessern Sie die Produktqualität, da Sie mehrmals täglich Tests gegen diesen Code durchführen und nicht darauf warten, dass sich ein riesiger Build auftürmt, bevor Sie versuchen, ihn in die Arbeit aller anderen zu integrieren. Die Möglichkeit, Teile des Codes zu kontrollieren, erlaubt es den Entwicklern, sich auf die Qualität des Codes zu konzentrieren und das Produkt schneller und zuverlässiger zu liefern.

Starkes Code-Fundament

Es ist unrealistisch, sich eine Welt mit 100 % fehlerfreiem Code vorzustellen, aber Tools und Prozesse zum Abfangen der störendsten Fehler sind möglich und sollten Teil der Überlegungen sein, wenn Sie kontinuierliche Integration in Ihrem Unternehmen einführen. Bei der kontinuierlichen Integration haben die Teams die vollständige Kontrolle und Sichtbarkeit darüber, was in die Codebasis eingeführt wird, und können leicht feststellen, ob eine Bereitstellung einen Fehler verursacht hat.

Schnellere Feedback-Schleifen

Die Durchführung automatisierter Tests und Experimente in CI-Pipelines liefert schnelles Feedback zu den Auswirkungen von Codeänderungen. Die Entwickler können Probleme sofort angehen, iterieren und die Codequalität ohne Verzögerungen verbessern.

Erleichtertes Experimentieren

CI erleichtert die Durchführung von Experimenten und A/B-Tests als Teil des Integrationsprozesses. Entwickler können neue Funktionen oder Änderungen einführen, sie in einer kontrollierten Umgebung testen und ihre Auswirkungen bewerten, bevor sie sie in die Produktion einführen.

Zuverlässigkeit der Funktionen

Die kontinuierliche Integration stellt sicher, dass die Funktionen auf automatisierte Weise gründlich getestet werden. Sie ermöglicht eine schnelle Identifizierung und Behebung von Fehlern und erhöht so die Zuverlässigkeit neu eingeführter Funktionen.

Tools für die kontinuierliche Integration

Es gibt viele CI-Tools, die Entwicklern helfen können, die kontinuierliche Integration in ihren Softwareentwicklungsprozess zu integrieren:

1. Versionskontrolle

   Quellcode- und Versionskontrollsysteme wie Git, Github (für Open-Source-Software), Bitbucket und Subversion dienen als Code-Repository sowie als Möglichkeit, Änderungen am Quellcode zusammenzuführen und Konflikte im zu integrierenden Code zu lösen.

2. Automatisierte Tests

   Bei der häufigen Code-Integration im Rahmen des CI-Prozesses ist es wichtig, die Qualität des zusammenzuführenden Codes sicherzustellen. Daher sind automatisierte Unit-Tests und Test-Suites wie Jenkins und Selenium von entscheidender Bedeutung.

3. Automatisierung der Erstellung

   Tools für die kontinuierliche Integration enthalten auch Funktionen zur Automatisierung des Build-Prozesses, so dass Builds automatisch durch Auslöser gestartet werden, z.B. wenn neuer Code in die Mainline eingebunden wird, ein Prozess, der als kontinuierliche Bereitstellung bezeichnet wird.

4. CI-Plattformen

   Es gibt zahlreiche Plattformen für kontinuierliche Integration, die bei der Verwaltung vieler der mit dem CI-Prozess verbundenen Aufgaben helfen. Zu den beliebtesten Tools gehören CircleCI, Jenkins, Buddy, Gitlab CI, Travis CI und Codeship.

Feature Delivery Prozess durch kontinuierliche Integration

So sieht ein Feature-Delivery-Prozess sowohl für die Web- als auch für die Mobile App-Entwicklung aus:

1. Code-Entwicklung und Versionskontrolle

   Die Entwickler arbeiten lokal an Codeänderungen, die in ein Versionskontrollsystem übertragen werden.

2. Automatisierte Builds und Tests

   Ausgelöst durch Codeänderungen starten CI-Systeme (z.B. Jenkins, Travis CI) automatisierte Builds.
   

   Für Web-Apps

   • Erstellung des Codes in einem ausführbaren Format (z.B. JavaScript, HTML, CSS).
   • Ausführen von Unit-Tests, um die Funktionalität des Codes zu überprüfen.
   • Generieren von Artefakten für die Bereitstellung.

   Für Mobile Apps

   • Erstellung der App für Targeting-Plattformen (z.B. iOS, Android).
   • Ausführen automatisierter Tests (Unit-Tests, Integrationstests) auf Emulatoren oder echten Geräten.
   • Erstellen von Build-Artefakten (APK, IPA-Dateien).

3. Kontinuierliche Integration und Bereitstellung

   Automatisierte Bereitstellung in Staging-Umgebungen oder auf Testservern für Web-Apps. Mobile Apps können Betatests unterzogen oder über App-Verteilungsplattformen (z.B. TestFlight, Google Play Console) an Testgruppen verteilt werden.

4. Testen und Validieren
   

   Manuelle Tests durch QA-Teams oder Interessengruppen für Web-Apps in Staging-Umgebungen. Mobile Apps werden in kontrollierten Umgebungen auf realen Geräten getestet (User Acceptance Testing, UAT).
   
   Automatisierte Tests (Regression, Leistung) laufen parallel dazu weiter.

5. Feedback

   Sammeln Sie Feedback von Interessengruppen, QA und Benutzertests. Codeänderungen und neue Funktionen durchlaufen zur Validierung erneut die CI-Pipeline.

6. Bereitstellung

   Genehmigte Änderungen werden bei Web-Apps in die Produktionsumgebung übertragen. Mobile Apps werden in App Stores (App Store, Google Play Store) oder über Mobile Device Management (MDM) Systeme veröffentlicht.

7. Überwachung

   Kontinuierliche Überwachung der bereitgestellten Funktionen und sofortige Behebung von Problemen nach der Bereitstellung durch CI/CD-Pipelines.

Dieser Prozess der Funktionsbereitstellung durch CI gewährleistet einen rationalisierten und iterativen Ansatz für die Erstellung, das Testen und die Bereitstellung von Web- und mobilen Anwendungen.

Kontinuierliche Integration vs. Continuous Delivery (kontinuierliche Bereitstellung)

Continuous Delivery (CD) ist der Softwareentwicklungsprozess, bei dem Codeänderungen schnell, sicher und mit höherer Qualität in die Produktion gelangen, wobei in der Regel Tools zur Automatisierung der Deployments eingesetzt werden. Ingenieurteams nehmen Änderungen an ihrer Software in kurzen Zyklen vor, so dass sie häufiger getestet und freigegeben werden kann. Dieser Ansatz ermöglicht schrittweise Änderungen mit geringeren Kosten und Risiken.

Bei der traditionellen Softwareentwicklung findet der Integrationsprozess am Ende eines Projekts statt, nachdem jeder Mitarbeiter seine Arbeit beendet hat. Dieser Prozess kann viel Zeit in Anspruch nehmen und für alle Beteiligten frustrierend sein.

Bei der kontinuierlichen Integration handelt es sich um eine Praxis der Softwareentwicklung, bei der die Integrationsphase früher in den Entwicklungszyklus verlegt wird, so dass die Entwicklung, das Testen und die Integration des Codes mit größerer Häufigkeit erfolgen. Das Entwicklungsteam führt mehrmals täglich Codeänderungen in ein gemeinsames, zentrales Repository ein, um jederzeit eine Produktversion freigeben zu können. Dies erfordert einen Integrationsprozess, der reproduzierbar und automatisiert ist.

Kontinuierliche Integration und Continuous Delivery sind in der Regel Teil der agilen Entwicklungsmethodik, so dass das kombinierte Akronym "CI/CD" häufig zur Beschreibung des Prozesses verwendet wird.

Kontinuierliche Integration und Experimentieren mit Produkten

Um erfolgreich zu experimentieren, muss das Entwicklungsteam schnell und effizient arbeiten, denn sobald Ihre Funktionen in realen Umgebungen eingesetzt wurden, müssen sie iteriert werden. Mit Feature Flags können Sie mit mehr Sicherheit experimentieren und müssen sich keine Sorgen machen, dass Sie die Infrastruktur oder den Code ändern müssen, wenn Sie eine Funktion aktivieren oder deaktivieren möchten.

Damit A/B-Testing ein wichtiger Bestandteil des Bereitstellungsprozesses in Ihrem Unternehmen bleibt, integriert Optimizely Server Side Experimentation Feature Flags, Rollouts und Variablen mit Experimenten, so dass Sie den gesamten Lebenszyklus der Produktentwicklung an einem Ort kontrollieren können. Indem Sie zunächst einen A/B-Test mit einem Teil des Datenverkehrs durchführen, kann Ihr Team eine neue Funktion testen und schrittweise optimieren. Sobald Sie das beste Erlebnis für Ihre Kunden gefunden haben, können Sie es auf kontrollierte Weise für Ihren gesamten Kundenstamm einführen, um das Risiko von technischen Problemen bei der Veröffentlichung zu verringern.