Глава 4. Основные термины и концепции
Чтобы создать прочный фундамент, необходимый для внедрения эффективных devops-методов, следует обсудить некоторые ключевые термины и понятия. Некоторые из этих концепций могут быть знакомы читателям, многие были упомянуты в контексте истории программной инженерии либо хорошо известны читателям, имеющим опыт работы с различными методологиями разработки программного обеспечения.
На протяжении всей истории вычислительной техники был описан ряд методологий, применяемых для улучшения и облегчения разработки или эксплуатации программного обеспечения. В каждой методологии предусматривается разбиение работы на фазы, каждая из которых представляет собой отдельный набор действий. Для многих методологий типично отделение процесса разработки от эксплуатации, что приводит к конфликту целей у разных команд. Помимо этого, если вынуждать членов других команд следовать тем или иным методологиям, не соответствующим используемым в этих командах процессам и идеям, это может привести к недовольству и разочарованию. Знание особенностей и преимуществ разных методологий поможет улучшить понимание сути возникающих проблем и уменьшит трение между членами команды.
Методы devops определены не столь жестко, как методологии, основанные на запретах. Изначально идеи devops появились среди практиков, которые были приверженцами гибкого системного администрирования и кооперации между командами разработчиков и эксплуатации. Подробности применяемой при этом практики зависели от среды. На страницах этой книги вы неоднократно встретитесь с утверждением о том, что ключевой частью devops является возможность оценивать и анализировать различные инструменты и процессы с целью найти наиболее эффективные среди них.
Методологии, применяемые при разработке программного обеспечения
Процесс разбиения деятельности по разработке ПО на отдельные фазы называется методологией разработки программного обеспечения.
Обычно выделяются следующие фазы:
• спецификация конечных результатов работы или артефактов;
• разработка и верификация кода в соответствии со спецификацией;
• развертывание кода в финальной потребительской или производственной среде.
Рассмотрение абсолютно всех методологий, применяемых при разработке программного обеспечения, выходит за рамки этой главы, поэтому коснемся лишь тех из них, которые в какой-то степени связаны с devops.
Каскад
Каскадная методология (или модель) представляет собой процесс управления проектом, в котором выделяется последовательная прогрессия от одной стадии процесса до другой. Изначально эта методология использовалась в обрабатывающей и строительной промышленности, позднее в аппаратной инженерии, ну а для разработки программного обеспечения начала применяться в первой половине 1980-х годов.
Изначально стадии каскадной модели назывались следующим образом: спецификация требований, проектирование, внедрение, интеграция, тестирование, установка и техническое обслуживание. Эти этапы показаны на рис. 4.1 (в форме диаграммы).
Разработка программного обеспечения, осуществляемая в соответствии с каскадной моделью, является в высшей степени структурированной. Много времени тратится на этапах спецификации требований и проектирования, что позволяет сократить количество ошибок, допускаемых на следующих этапах.
Во времена активного использования каскадной модели имела место высокая стоимость доставки программного обеспечения, распространяемого на компакт-дисках или на дискетах. К тому же еще приходилось учитывать стоимость ручной установки программ, выполняемой на рабочем месте заказчика. В случае необходимости устранения ошибок нужно было записывать и распространять новые дискеты или компакт-диски. Из-за подобных расходов было целесообразнее потратить больше времени и сил на стадии спецификации требований, чем пытаться устранять ошибки на следующих стадиях.
Рис. 4.1. Каскадная модель
Гибкая методология разработки ПО
Эпитет "гибкий" (agile) относится к целой группе методологий, применяемых при разработке программного обеспечения. Эти методологии являются более "легкими" и гибкими по сравнению с более ранними методиками (например, с каскадной моделью). В 2001 году был опубликован Agile-манифест (см. главу 2), в котором были изложены основные принципы гибкого программирования.
Мы выявляем более эффективные способы разработки программного обеспечения, а также помогаем это делать другим. В процессе выполнения этой работы мы пришли к выводам о том, что ценность:
• отдельных людей и взаимодействий выше ценности процессов и инструментов;
• рабочей документации выше ценности исчерпывающей документации;
• сотрудничества с заказчиками выше ценности переговоров, проводимых в процессе заключения контракта;
• реагирования на изменение ситуации выше ценности точного следования плану.
Как видите, компоненты, находящиеся в левой части списка, оцениваются выше компонентов, расположенных в правой части списка.
К гибким методологиям относится Scrum, которая будет рассмотрена в одном из следующих разделов, и другие методы, при использовании которых во главу угла ставится сотрудничество, гибкость и конечный результат в виде работоспособного программного обеспечения.
ЯВЛЯЕТСЯ ЛИ DEVOPS ПРОСТО ОЧЕРЕДНОЙ ГИБКОЙ МЕТОДОЛОГИЕЙ?
Методология devops имеет много общего с гибкими методиками разработки программного обеспечения, особенно если учитывать фокус на отдельных людях, взаимодействиях и сотрудничестве. В связи с этим у вас, наверное, уже возник вопрос о том, не является ли devops просто "ребрендингом" гибких методик. Несомненно, методология devops сформировалась на основе гибких методик, но все же она является самостоятельным культурным движением. Это движение связано с историей компьютерной индустрии и включает гораздо больше, чем разработчики программ. Движение devops адаптирует и расширяет принципы гибкой разработки программ и применяет их на уровне организации в целом, а не только в процессе разработки программ. Как будет подробно показано в следующих главах, devops приводит к культурным последствиям, выходящим за пределы области гибкой разработки. Изменения, вызванные внедрением devops, гораздо шире, чем банальное увеличение скорости доставки новых версий программ.
Scrum
В середине 1990-х годов Кен Швабер и доктор Джефф Сазерленд, принимавшие участие в создании Agile-манифеста, объединили усилия с целью формирования нового процесса создания программного обеспечения под названием Scrum. В методологии Scrum основной упор делается на максимизации способностей команды разработчиков к быстрому реагированию на изменение требований к самому проекту и со стороны заказчиков. При этом используются предопределенные циклы разработки, называемые спринты. Обычно длина циклов варьируется от одной недели до одного месяца. Процесс разработки ПО начинается с совещания по планированию спринтов, на котором определяются цели, выполняется обзор спринтов и производится ретроспектива спринтов. Это нужно для оценки степени выполнения спринтов и каких-либо проблем, которые могут возникнуть в процессе выполнения спринта.
Одна из ключевых особенностей методологии Scrum – проведение ежедневных Scrum-встреч либо ежедневных собраний, на которых члены команды как можно быстрее дают ответы на следующие три вопроса:
• Что из того, что я сделал, помогло команде достичь целей спринта?
• Что я планирую сделать сегодня, чтобы помочь команде достичь этих целей?
• Что делать в том случае, когда какое-либо препятствие мешает мне или команде достичь целей?
На ежедневных встречах, проходящих по утрам, scrum-мастер помогает сотрудникам с повесткой дня, а также способствует устранению проблем. Роль scrum-мастера включает такие обязанности, как оказание помощи команде в самоорганизации, координирование усилий, прилагаемых в процессе работы, устранение препятствий в работе. В результате команда будет продолжать добиваться успеха, а также привлекать владельцев проекта и заинтересованные стороны. В результате вырабатывается общее понимание того, что означает "сделано", и критериев оценки прогресса. Принципы Scrum часто неформально применяются во многих современных методологиях разработки программного обеспечения.
Методологии эксплуатации
Подобно тому как в методологиях разработки программного обеспечения предусмотрено разбиение работы на отдельные стадии, можно также разделить на отдельные операции или иным образом организовать процесс эксплуатации. Как и в случае с методологиями, применяемыми для разработки ПО, рассмотрение всех методологий эксплуатации выходит за рамки этой книги.
ITIL
Методология ITIL, ранее известная как Information Technology Infrastructure Library (Библиотека инфраструктуры информационных технологий), представляет собой набор методов, предназначенных для управления ИТ-услугами. Эта методология изложена в пяти книгах. В этих книгах описываются способы осуществления процессов, процедур и задач, а также составления контрольных списков, необходимых при эксплуатации. Эта методология позволяет установить соответствие разработанных программ сформулированным критериям, а также оценить прогресс на пути к достижению целей. Методология ITIL сформировалась на основе практических методик, применявшихся в 1980-х годах во многих ИТ-организациях.
Британское центральное компьютерное и телекоммуникационное агентство разработало набор рекомендаций по стандартизации этих практических методик. Первая публикация методологии ITIL имела место в 1989 году, а последняя – в 2011 году. За это время она эволюционировала с пяти основных разделов до многотомного собрания и теперь включает описание стратегии техобслуживания, проектирования услуг, перехода к услугам, выполнения услуг и непрерывного улучшения услуг.
ИТ-аналитик и консультант Стивен Манн отмечает, что наряду со многими преимуществами, которые дает ITIL-стандартизация и наличие более 1,5 млн ITIL-сертифицированных специалистов во всем мире, существуют и проблемы. Одна из основных проблем – недостаточное внимание к отдельным практическим областям. Согласно утверждению Манна, методология ITIL чаще является реактивной, а не проактивной, поэтому организациям, использующим ITIL, рекомендуется уделить больше внимания проактивному планированию и заказчикам.
COBIT
Методология COBIT (Control Objectives for Information and Related Technology; Задачи управления для информационных и смежных технологий) представляет собой каркас ISACA, предназначенный для управления информацией и технологиями. Эта методология была впервые обнародована в 1996 году. Основной принцип COBIT заключается в согласовании бизнес-целей с ИТ-целями.
Методология COBIT основана на следующих пяти принципах:
• удовлетворение нужд заинтересованных сторон;
• полный охват предприятия;
• применение простого интегрированного каркаса;
• обеспечение целостного подхода;
• отделение управления от менеджмента.
Системные методологии
Некоторые методики сосредоточиваются на системах в целом, а не на более конкретных областях, таких как разработка программного обеспечения либо техобслуживание компьютеров. Навыки системного мышления критически важны для тех, кто работает со сложными системами, такими как многие современные программы. Читателям, желающим получить представление о системном мышлении в целом, рекомендуется обратиться к книгам Thinking in Systems (Donella Meadows) и How Complex Systems Fail (Dr. Richard Cook).
Бережливость
По итогам пятилетнего изучения тенденций в развитии автомобильной промышленности и производственной системы "Тойоты" (TPS) Джеймс П. Вомак, Дэниел Т. Джонс и Дэниел Рус ввели термин "бережливое производство". Вомак и Джонс выработали следующие пять принципов бережливого мышления:
• ценность;
• процесс создания ценности;
• поток;
• вытягивание;
• совершенствование.
Эти идеи, в частности стремление к совершенству с помощью системной идентификации и утилизации отходов, привели к появлению термина бережливость, олицетворяющего максимизацию ценности заказчиков и минимизацию отходов.
Бережливые системы сконцентрированы на компонентах, ценность которых возрастает за счет повсеместного устранения отходов, будь то перепроизводство некоторых частей и бракованных товаров, которые должны быть восстановлены, либо время, потраченное на ожидание появления других компонентов системы. В результате развития этих систем возникли концепции бережливых ИТ-технологий и бережливой разработки программного обеспечения. В рамках этих концепций одни и те же понятия используются в процессах разработки программного обеспечения и оказания ИТ-услуг.
В бережливых методологиях разработки ПО и оказания ИТ-услуг появляются следующие отходы:
• невостребованные функции программного обеспечения;
• задержки при общении;
• замедленный отклик приложения;
• бюрократические процессы.
Отходы в контексте бережливости противоположны ценностям. Мэри Поппендик и Томас Поппендик сопоставили отходы бережливого производства с отходами производства программного обеспечения. В результате появился следующий список:
• частично выполненная работа;
• дополнительные возможности;
• переучивание;
• ненужные передачи обслуживания;
• переключение между задачами;
• задержки;
• дефекты.
Как и в случае с devops, не существует единственно верного способа внедрения бережливой разработки программного обеспечения. В процессе бережливой разработки ПО применяются два основных подхода: фокус на устранении отходов с помощью набора инструментов и улучшение рабочего потока, также известное под названием "путь Тойоты". Оба подхода направлены на достижение одной и той же цели, но в силу их различий могут приводить к разным результатам.
Концепции разработки, релиза и развертывания ПО
При рассмотрении разработки, релиза и развертывания программного обеспечения следует упомянуть еще несколько концепций, которые ранее не рассматривались в этой главе. Эти концепции описывают порядок разработки и развертывания программного обеспечения и дают представление о степени связи между ними. После ознакомления с этими концепциями у читателя выработается более зрелое понимание способов использования инструментов, облегчающих применение требуемых практик.
Контроль версий
Система контроля версий фиксирует изменения файлов или наборов файлов, которые хранятся в системе. Это могут быть файлы исходного кода, ресурсы и другие документы, которые являются частью процесса разработки программного обеспечения. Разработчики вносят изменения в форме пакетов, называемых фиксациями, или ревизиями. Каждая ревизия, наравне с метаданными, такими как "кто внес изменения и когда", "хранится в системе в той или иной форме", находится в системе в каком-либо виде.
При наличии возможностей по фиксации, сравнению, выполнению слияния и восстановлению прежних ревизий объектов в хранилище можно организовать расширенную кооперацию и сотрудничество внутри команды и между командами. Это сводит к минимуму возможные риски, поскольку появляется способ вернуться к предыдущим версиям объектов.
Разработка через тестирование
При выполнении разработки через тестирование (Test Driven Development; TDD) разработчик начинает с написания проверяемого функционал-теста, применяемого для проверки функциональности нового кода. После этого создается сам код, затем начинается тестирование этого кода. Благодаря тестированию гарантируется безупречная работа новых функций, а также становится более очевидным назначение кода.
Если разработчики сами разрабатывают тесты, циклы обратной связи существенно сокращаются. К тому же разработчики принимают на себя больше ответственности за создание качественного кода. Подобное разделение ответственности и уменьшение времени, выделяемого на цикл разработки программного обеспечения, и в наши дни продолжают оставаться важными компонентами devops-культуры.
Развертывание приложений
Развертывание приложений представляет собой процесс планирования, технического обслуживания и доставки релизов программного обеспечения. В общем случае при развертывании приложений следует учитывать изменения, которые имеют место на уровне, находящемся ниже уровня системы. При наличии автоматизации инфраструктуры построения зависимостей, используемых для выполнения конкретного приложения, будь то вычислительная программа, операционная система или другие зависимости, минимизируется влияние возможных несоответствий на выпущенное программное обеспечение.
В зависимости от типа приложения могут проявляться разные инженерные проблемы. Например, для баз данных могут понадобиться гарантии обеспечения совместимости. Выполняемые в базах данных транзакции отражаются на данных. Развертывание приложений является критическим аспектом, обеспечивающим качество программной инженерии.