深入剖析 DevOps： 概念、优势及生命周期详解
在软件开发领域，DevOps 已经成为一个迅速崛起的现代理念。它提倡开发和运维团队之间的紧密协作，旨在高效地交付高质量的软件产品。
发布高品质的软件能够显著提升客户满意度，并帮助企业在市场竞争中脱颖而出。
根据 GitLab 的一项全球性调查显示，60% 的开发者通过采用 DevOps，代码发布速度提升至原来的两倍，而 56% 的受访者表示已完全或基本实现自动化。
DevOps 的影响力正日益扩大，并在全球范围内引领行业趋势。
那么，DevOps 究竟是如何运作的呢？
是什么让它在软件开发中如此重要和有效？
本文将深入探讨 DevOps 的完整生命周期，揭开其神秘面纱，您将全面了解每个阶段及其所使用的工具。
让我们开始吧！
什么是 DevOps？
DevOps 是一种现代化的管理理念，它整合了一系列实践、人员、工具和技术，旨在融合软件开发和 IT 运维。
“DevOps” 这个词来源于两个词的组合：
开发 (Development) = 软件开发
运维 (Operations) = IT 运维
即 开发运维。
DevOps 的目标是缩短软件开发周期，同时确保高质量软件的持续交付。在软件开发中采用 DevOps 方法有助于提升产品质量，实现快速部署，并根据反馈进行便捷的修复。
因此，您可以赢得客户的满意，保持竞争优势，并不断达成更高的业务目标。
DevOps 的关键要素之一是在不同的开发阶段使用各种工具，涵盖开发、规划、测试、监控、日志记录、配置、发布、版本控制和维护等环节。 DevOps 工具可以实现自动化，从而节省您的时间、资金和精力。
“DevOps” 这个术语由比利时顾问、项目经理和敏捷实践者 Patrick Debois 于 2009 年提出。他也是最早的 DevOps 倡导者之一。 DevOps 的思想源于多年以前，并由多位 IT 领域的专家共同发展而成。 它主要借鉴了以下两个方面：
- 企业系统管理 (ESM)
- 敏捷开发
在 DevOps 中，“Dev” 不仅仅指开发人员，还包括参与软件解决方案开发的所有团队成员。它整合了来自不同领域的专业人员、工具和流程，例如规划、测试和质量保证等。同样，“Ops” 指的是运维团队中的所有人员，包括系统管理员、系统工程师、安全专家、数据库管理员、运维人员和发布工程师等。
为什么选择 DevOps？
传统的软件开发方法通常涉及繁琐、耗时且需要大量人工参与的过程。这导致了团队之间的摩擦，有时会阻碍他们之间的协作。
尽管运维和开发团队在许多方面可能存在分歧，但他们都明白客户满意度是共同的目标。然而，客户的需求在不断变化。他们需要新的功能、特性和服务，以简化他们的生活，并在不中断的情况下提升便利性。
这种需求给企业带来了两难境地——是在不稳定的软件环境中快速交付更新，还是维持陈旧但稳定的环境。 然而，这两种方式都无法提高生产力，也不能满足客户的需求或期望。
尽管开发人员可能会努力加快软件开发速度，但运维团队通常会反对快速部署频繁变更的软件，除非有必要的安全保障措施。
DevOps 为这两个方面提供了解决方案。 它将所有参与软件开发和运维的人员聚集在一起。他们的工作遵循一系列共同原则，例如：
- 自动化重复性的人工流程，以节省时间
- 协作解决问题并共享数据，以实现改进
- 监控每一项活动
- 设定优先级等
让我们深入了解采用 DevOps 如何为您带来益处。
加速软件开发
DevOps 帮助团队以高速且高质量的方式创建软件。 您可以在不同的流程中使用各种自动化工具，从规划和开发到测试、部署和监控等。 同样，您可以使用微服务快速发布更新。
可靠性和安全性
DevOps 通过在不影响软件核心功能的前提下平稳地进行基础设施变更和更新，确保您构建高质量的软件解决方案。您可以使用监控工具实时查看软件的运行情况，并对其进行安全性和优化测试。
更快的软件部署
借助 DevOps，您可以更快地开发、测试和改进应用程序，并以更快的速度部署它们。此外，及早部署产品使您能够收集反馈并快速响应需求。这为您提供了竞争优势。
可扩展性
DevOps 帮助您大规模管理和运行开发流程和软件基础设施。它还使您能够简化复杂的系统，并以安全的方式高效应对变化。
有效协作
使用 DevOps，您的开发和运维团队之间不会存在隔阂。 它通过明确优先级和责任来减少摩擦。 DevOps 强调责任感和主人翁精神，鼓励团队共享数据、参与问题解决并根据反馈进行改进。
客户满意度
使用 DevOps 交付能够解决客户痛点的高质量软件有助于提高他们的满意度。您可以通过快速交付软件和实施反馈来满足他们的需求。
什么是 DevOps 生命周期？
DevOps 生命周期由一系列在迭代流中进行的自动化流程组成。每个阶段都是连续的，形成一个无限循环，描述了整个软件开发生命周期中的迭代和协作。
开发和运维团队在整个软件生命周期的 DevOps 生态系统中协同工作，同时扩展各自的技能。DevOps 团队还使用各种工具和技术来自动化每个阶段的人工和缓慢流程。
DevOps 生命周期的不同阶段如下：
1. 持续开发
持续开发是 DevOps 生命周期的第一阶段。它非常重要，因为它涉及项目规划和代码开发。
在这个阶段，DevOps 团队了解项目的愿景和需求，并据此规划软件。他们收集所有输入并与利益相关者讨论。 他们通过创建包含所有任务的列表来制定计划，并将这些任务分解为更小的任务，以便进行持续开发。
一旦项目需求明确，计划就将启动，开发团队开始编写软件代码。如果需求发生变化或需要优化，开发人员会持续编码并进行相应更改。 这样做有助于他们及早消除错误，而不是等到测试阶段，从而避免增加复杂性。
此外，开发人员在选择合适的编程语言（如 JavaScript、Python、PHP、C、Java 等）后开始处理源代码。他们维护代码并负责版本控制。
持续开发工具：
- 对于源代码管理 (SCM)，您可以使用 Git、GitLab、Mercurial 和 Bitbucket。
- 您还可以使用 Maven、Garden 和 Gradle 等工具将代码打包成可执行文件。
- 对于规划和协作，您可以使用 Jira、Trello 等。
2. 持续集成 (CI)
下一阶段是持续集成 (CI)，它是 DevOps 生命周期的核心。您的源代码可能会每天或每周多次被修改。因此，代码集成涉及构建新代码以支持附加功能，并将代码集成到现有代码中。
您需要在每个步骤中尽早检测代码中的错误，通过单元测试和集成测试等方式。此阶段的测试将帮助您了解更新后的代码如何影响用户体验。您还必须解决问题并使用更多功能改进代码。此外，这个阶段还包括代码审查、代码打包和编译。
CI 工具：您可以使用 Jenkins、TeamCity、GitLab CI 和 CircleCI 等工具进行持续集成。
3. 持续测试
虽然您可以在持续集成之前进行测试，以尽早检查代码中的问题，但 DevOps 要求您在 DevOps 周期的不同阶段进行测试，以确保您的代码完好无损，没有错误和缺陷。这就是 DevOps 如何创建一个无限循环，在这个循环中，流程“持续”完成以不断改进软件解决方案。
因此，再次执行测试以检查可能影响代码功能、性能、稳定性、安全性和效率的错误、缺陷和其他问题。这将确保部署高质量的软件，以最大限度地提高用户体验。
您可以执行不同类型的测试，以从各个方面检查整体软件质量。它包括功能测试和非功能测试。
- 功能测试：检查软件的功能，以确保一切按预期顺利运行。它可以是单元测试、集成测试、健全性测试、系统测试、接口测试、冒烟测试、Alpha 测试、Beta 测试和回归测试等。
- 非功能测试：检查软件的非功能方面，以提高软件的效率和用户体验。它可以是性能测试、压力测试、负载测试、安全测试、容量测试、可靠性测试、兼容性测试、可用性测试和验收测试等。
测试工具：有许多软件测试工具可用于不同类型的测试。即使您可以进行手动测试，使用自动化测试工具也可以帮助您节省时间和精力。流行的软件测试工具包括 Apache JMeter、Selenium、IBM Rational Performance Tester、JUnit、WebLOAD、SoapUI、Acunetix 和 Wapiti。
4. 持续部署 (CD)
测试软件后，您必须在出现更多问题或发生安全漏洞之前立即修复问题。接下来，您可以再次测试软件，并确保在此阶段不存在任何错误和缺陷。
当软件最终准备就绪时，您可以将其部署在生产服务器上。 持续部署 (CD) 在 DevOps 生命周期中至关重要且最为活跃。 它涉及配置管理，以确保代码部署的顺利和准确。
您的开发团队可以谨慎地将代码发布到服务器并安排更新和维护，同时在整个产品生命周期中保持配置一致。
对于部署，您还可以使用容器化等方法将代码及其所有依赖项和组件（如框架、库、二进制文件和配置文件等）打包在一起。这使得代码能够在隔离的环境中运行，以防范风险。 容器化工具非常有用，可以确保整个开发、测试和部署过程的一致性。
CD 工具：您可以使用 Ansible、Puppet、Vagrant、GoCD 和 Chef 等工具进行持续部署，并使用 Docker 进行容器化。
5. 持续反馈
持续获取反馈并对其进行处理是 DevOps 的重要组成部分。它可以帮助您了解产品部署后的客户体验。通过这种方式，您可以针对未来的版本对其进行优化，并提供更好的用户体验。
收集反馈需要不同团队之间的紧密协调，包括开发、测试、部署、支持、质量保证、营销和其他相关团队。他们定期分析客户行为，从性能、功能、特性、安全性、可用性、用户友好性、可靠性和美观等方面改进软件。
对于持续反馈，DevOps 团队可以采用各种形式的客户反馈：
- 通过 LinkedIn、Facebook 和 Instagram 等社交媒体渠道收集反馈。
- 进行调查
持续反馈工具：Jira Service Management、Pendo、Slack 和 GetFeedback。
6. 持续监控
部署阶段并不是 DevOps 生命周期的终点。如前所述，这是一个连续的过程或无限循环，每个阶段都在重复进行，以改进软件。通过持续监控，您可以实时、更深入地了解软件的整体性能、功能和运行状况，从其基础设施到高端组件。
因此，在部署软件后，您必须持续监控它，以分析其执行情况。您需要监控是否存在系统错误、配置问题和内存不足等问题。安全风险正在增加，因此要不断监控您的软件安全状态，并采取方法来保护它。
在 DevOps 中，您必须定期关注软件的这些问题和风险。您应该根据预先定义的条件监控遥测数据和事件日志、元数据和警报等。使用这些信息，您的 DevOps 团队将提取有意义的见解，以更快地解决问题并提高应用程序质量。
同样，运维团队将监督软件状态和用户活动，检查异常系统行为，并跟踪错误和缺陷等。如果他们发现任何问题或差异，他们会通知团队并共同努力解决问题，以恢复软件的完整性。
监控工具：使用工具自动化软件监控将节省大量时间，同时实时检测和通知问题，以便立即采取补救措施。您可以使用持续监控工具，例如 New Relic、Nagios、Splunk、ELK Stack、Datadog、Prometheus 和 Grafana。
7. 持续运维
与监控一样，您需要执行各种运维操作，以确保您的软件正常运行，定期更新以提供改进和更多功能，并让您的用户满意。
持续运维的主要目标是自动化软件的发布过程及其后续更新。原因是您的软件在一段时间后需要维护，以满足客户需求、改进其功能和特性并消除潜在问题，就像您使用的任何其他机器一样。
但是，维护通常需要开发人员使您的服务器离线，这会导致软件停机。而且您知道，即使是轻微的停机也可能导致巨大的损失并影响用户体验。
为了解决这个问题，需要使用工具和系统来实现持续运维的自动化，以减少或消除停机时间，同时简化在不同环境中开发、测试和发布软件的整个过程。通过为您的用户提供一致的正常运行时间，您可以为您的客户提供他们所期望的不间断服务。
持续运维工具：您可以使用容器编排系统，例如 Kubernetes 和 Docker Swarm 等，来实现持续运行。
如何采用 DevOps？ 4 个 “E”
采用 DevOps 并不意味着您购买一些独立工具并开始开发您的软件。它不是一种工具，而是一种技术、方法论或哲学，必须优雅地接受，才能充分发挥其作用。
以下是如何顺利采用 DevOps 并实现增长的指南：
1. 拥抱 DevOps 文化
彻底了解 DevOps 及其对您的软件开发过程的价值至关重要。 DevOps 文化在塑造其实施方面发挥着关键作用，它包括某些核心价值观，例如：
- 成长心态：DevOps 的目标是整个团队和每个成员的共同成长。它通过定期反馈、改进和协作来促进持续学习，以实现更大的利益。
- 更短的发布周期：DevOps 强调以质量为前提，加速产品发布周期。 它还可以简化规划和风险管理，并让您快速采取行动以适应变化。
- 协作：DevOps 将不同的团队聚集在一起工作并解决问题。它通过在与业务目标保持一致的同时提供对流程的更大可见性，从而促进团队内部的协作、相互信任和透明度。
- 责任制：每个成员都对其任务负责，并需要在快速周转时间内以高质量成功完成并交付项目。
2. 评估您的需求
根据不同团队和业务的独特需求，DevOps 的实施路径可能会有所不同。
因此，在您采用 DevOps 时，请确定您构建软件的独特需求和目标。在此基础上，您可以规划和制定 DevOps 各阶段的策略并实现快速过渡。找出实施 DevOps 似乎有益的领域，选择合适的工具，并概述实现这些计划的需求。
3. 强调指标
如果您希望在采用 DevOps 后看到改进，那么衡量和跟踪进度至关重要。为此，您必须找到正确的指标来衡量，可以是：
- 软件平均加载时间
- 平均生产时间 (MTTP)
- 平均恢复时间 (MTTR)
- 部署频率和速度
不过，不要过度收集数据；否则，可能会令人困惑，尽管根据您的需要添加一些指标可能是有益的。这将帮助您的团队确定每个指标的目标，并持续改进。此外，与您的团队分享您的增长率、改进和发展，以确保他们了解项目的进展。
4. 采用 DevOps 最佳实践
如果您采用一些最佳的 DevOps 实践，那么采用 DevOps 的过程会更加顺畅，例如：
- 敏捷项目管理：它侧重于协作、用户反馈、更短的生产周期以及快速适应不断变化的需求。这与传统方法的较长生产和发布周期以及按顺序分阶段进行的方法形成对比。
- 自动化和 DevOps 工具链：DevOps 如果不使用工具，就无法完整实现，因为自动化是 DevOps 的核心。它确保更快的开发和高质量的发布，同时节省时间和资源。如前所述，DevOps 工具链包含每个阶段的大量工具，从开发、规划和测试到部署、反馈、监控和运维。
- 微服务：这种架构涉及将软件构建为一组运行各自进程的小型服务，同时通过接口或 API 与其他服务进行交互。这些服务使用框架、库和编程语言为特定目的而构建，并将它们作为单个服务或一组服务单独发布。这种解耦的方法可以轻松实现持续集成和交付。
- 基础设施即代码 (IaC)：它通过一致的代码，而不是手动操作，帮助您配置、设置和管理您的基础设施，例如网络、连接和虚拟机等。这样，您的团队可以更好地控制和可靠地部署系统资源，同时减少错误。
- 安全实践：由于风险不断增加，实施具有完全敏捷性和响应能力的 DevOps 需要您考虑 IT 安全性。安全性是端到端集成的，因此 DevSecOps 可以保护软件及其基础设施，并自动化安全活动。
为此，您可以使用集成开发环境 (IDE)，例如 Visual Studio 或 PyCharm， 或者利用容器化来隔离您的构建并提高安全性。 DevSecOps 的工具包括 SonarQube、Acunetix 和 Checkmarx 等。
结论
DevOps 是一种现代软件开发方法，它允许组织以快速的周转时间创建高质量的软件产品。它包括一套丰富的实践、原则和工具，以实现成功的软件开发，提高客户满意度，并提供竞争优势。
那么，为什么还要犹豫呢？ 立即采用 DevOps，并充分利用其优势。 您还可以在软件开发生命周期的每个阶段使用最佳的 DevOps 工具来自动化任务，并节省时间、资金和精力。