1、基于容器化的持續(xù)集成系統(tǒng)摘要：隨著軟件復(fù)雜度的增加和項(xiàng)目需求的變化，快速持續(xù)、高質(zhì)量的實(shí)現(xiàn)應(yīng)用交付成為開發(fā)的主要目標(biāo)。傳統(tǒng)軟件構(gòu)建方法缺乏團(tuán)隊(duì)的協(xié)同性和標(biāo)準(zhǔn)化的流程管理，往往需要投入大量的時(shí)間和成本來(lái)保障軟件質(zhì)量。為解決時(shí)間、質(zhì)量和成本三者之間的矛盾，研究搭建一個(gè)基于Jenkins的持續(xù)集成構(gòu)建系統(tǒng)，并利用Docker技術(shù)將持續(xù)集成平臺(tái)容器化，標(biāo)準(zhǔn)化軟件環(huán)境。實(shí)驗(yàn)表明容器化將搭建環(huán)境的復(fù)雜度降低90%以上，提高了應(yīng)用測(cè)試環(huán)境的可移植性和多樣性，大大提升軟件開發(fā)效率。關(guān)鍵詞 軟件構(gòu)建；持續(xù)集成；容器化；DevOps隨著軟件項(xiàng)目規(guī)模逐漸擴(kuò)大，市場(chǎng)需求不穩(wěn)定，軟件產(chǎn)品需要快速持續(xù)高質(zhì)量的實(shí)現(xiàn)軟件交付

2、，從而更好地應(yīng)對(duì)市場(chǎng)及用戶的需求。 軟件構(gòu)建是軟件生命周期的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包含從源碼編譯到產(chǎn)品交付的整個(gè)過(guò)程。但缺乏規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的軟件構(gòu)建流程往往成為影響軟件交付的瓶頸所在，敏捷開發(fā)和 DevOps 思想理念的產(chǎn)生很好地解決了這一問(wèn)題。以迭代開發(fā)為特征的敏捷開發(fā)，靈活應(yīng)對(duì)不斷變化的需求，大大提高了開發(fā)效率。持續(xù)集成 構(gòu)建作為敏捷開發(fā)中的一項(xiàng)基本實(shí)踐l 將開發(fā)周期的集成階段放到日常中，開發(fā)者每天都會(huì)集成代碼，通過(guò)自動(dòng)化的構(gòu)建和測(cè)試盡早定位軟件缺陷，降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。 DevOps 思想2 是一 組流 程、技術(shù)和工具的統(tǒng)稱，促進(jìn)了開發(fā)、技術(shù)運(yùn)營(yíng)和質(zhì)址保障部門之間的溝通協(xié)作，提供端到端的測(cè)試、交付和發(fā)布工

3、作流。各軟件企業(yè)和相關(guān)研究人員對(duì)迭代式開發(fā)、持續(xù)集成等實(shí)踐不斷地研究嘗試，促進(jìn)了軟件開發(fā)模式的發(fā)展，開發(fā)效率也在不斷提升。雖然相關(guān)研究實(shí)踐能夠一定程度提高開發(fā)效率，但硬件資源的分配與限制是影響開發(fā)周期的另一個(gè)因 素。本文的研究目的是將持續(xù)集成構(gòu)建和容器技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用在項(xiàng)目開發(fā)中，利用容器技術(shù)對(duì)硬件資源的分配特性，研究如何標(biāo)準(zhǔn)化環(huán)境從而重復(fù)、循環(huán)地交付軟件價(jià)值。本文總結(jié)國(guó)內(nèi)外研究人員對(duì)敏捷開發(fā)中的持Docker 一個(gè)容器化的持續(xù)集成構(gòu)建系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱CCI), 通過(guò)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的一體化工作流方案，使各團(tuán)隊(duì)成員之間相互協(xié)作，優(yōu)化軟件開發(fā)流程。最后通過(guò)具體應(yīng)用對(duì)系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行分析和驗(yàn)證。l 相關(guān)工作1. 1

4、 持續(xù)集成的相關(guān)研究不少國(guó)內(nèi)外研究人員對(duì)敏捷開發(fā)中的迭代式開發(fā)和持續(xù)集成等實(shí)踐展開深入的研究，促進(jìn)了軟件開發(fā)模式的轉(zhuǎn)變和發(fā)展。Lai 和 Leu l3l 總結(jié)敏捷開發(fā)和持續(xù)集成的優(yōu)勢(shì)，提出一種持續(xù)集成過(guò)程以有效降低Web 應(yīng)用的開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。Meyer l4l 論述實(shí)現(xiàn)一個(gè)持續(xù)集成系統(tǒng)的關(guān)鍵要素包括版本控制系統(tǒng)和持續(xù)集成服務(wù)器。使用版本控制系統(tǒng)，改變了開發(fā)人員之間的合作交流和協(xié)作模式，使不同團(tuán)隊(duì)之間可以更好地相 互 5 。Seth 和 Khare 討論版本控制系統(tǒng)在軟件開發(fā)中的重要作用和分布式版本控制系統(tǒng)Jenkins 是一個(gè)開源的持續(xù)集成服務(wù)器，支持分布式構(gòu)建。Rai 等7 討論 Jenkins

5、 的背景和發(fā)展歷史，提供安裝和配置 Jenkins 的方法，同時(shí)對(duì)比分析其他相關(guān)持續(xù)集成工具的優(yōu)缺點(diǎn)。Jenkins 不僅提供豐富的插件支持，有可擴(kuò)展的對(duì)象模型， 這一特性使得可以定制化地開發(fā)插件以擴(kuò)展Jenkins 的功能。另外，Jenkins 工具除可以實(shí)現(xiàn)持續(xù)集成外，還可以實(shí)現(xiàn)持續(xù)交付。Armenise s J提出 Jenkins 不僅能夠提供自動(dòng)化的構(gòu)建實(shí)現(xiàn)持續(xù)集成，還可以通過(guò)豐富的插件機(jī)制實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的發(fā) 布、部署，從而實(shí)現(xiàn)軟件的持續(xù)交付。1.2 虛擬化容器技術(shù)的發(fā)展可重復(fù)性實(shí)驗(yàn)在科學(xué)領(lǐng)域中得到越來(lái)越多的關(guān)注9 為解決實(shí)驗(yàn)環(huán)境的可復(fù)用性和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可再現(xiàn)性，出現(xiàn)了兩個(gè)主流的解決方案：工作

6、流 (Workflow10-11一個(gè)好的方法，但是它也有自一一個(gè)完整的操作系境系統(tǒng)維護(hù)性和靈活性比較差且不易擴(kuò)展10不容易實(shí)現(xiàn)環(huán)境的可復(fù)現(xiàn)性。Docker 的出現(xiàn)，引起業(yè)界很大的反響，受到廣泛關(guān)注。它是一個(gè)開源的應(yīng)用容 器引擎，與傳統(tǒng)虛擬機(jī)的主要不同之處在于它共 享宿主機(jī)的 Linux Docker 容器的虛擬化是建立在主機(jī)的操作系統(tǒng)之上的，是系統(tǒng)級(jí)的虛擬化而不是針對(duì)硬件虛擬化，虛擬鏡像的移植性比傳統(tǒng)基于硬件的虛擬化移植性要強(qiáng)。這使它比傳統(tǒng)虛擬機(jī)輕撒且具有高性能 12與傳統(tǒng)虛擬機(jī)分鐘級(jí)的啟動(dòng)速度相比，Docker 啟動(dòng)速度達(dá)到秒級(jí)。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)能夠同時(shí)運(yùn)行幾個(gè)虛擬機(jī)，但卻能夠同時(shí)運(yùn)行上百個(gè)甚至

7、更多 Docker 容器。Boettiger 10l 論述 Docker在可重復(fù)性研究中發(fā)揮的重要作用，它解決了計(jì)算重復(fù)性所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。在集群、云環(huán)境等分布式系統(tǒng)中使用 Docker 技術(shù)可以使底層應(yīng)用環(huán)境保持一致性， 增加系統(tǒng)的可移植性13 。另外，Docker 在持續(xù)集成和軟件測(cè)試領(lǐng)域應(yīng)用也很廣泛。例如，與性能測(cè)試工具結(jié)合，保證實(shí)驗(yàn)環(huán)境的可復(fù)用性和數(shù)據(jù)的可再現(xiàn)性 14 。基于容器的虛擬化技術(shù)，利用增散的方式生成鏡像環(huán)境，靈活性更高。根據(jù) Docker 的特性，將其應(yīng)用到軟件項(xiàng)目的生命周期（升發(fā)、測(cè)試、部署、維護(hù)），能有效地提高各個(gè)環(huán)節(jié)的效率。持續(xù)集成系統(tǒng)組成持續(xù)集成(Cl)系統(tǒng)的核心價(jià)

8、值在于自動(dòng)化， 服務(wù)器的每次集成都是通過(guò)自動(dòng)化的構(gòu)建來(lái)驗(yàn)證，包括自動(dòng)編譯測(cè)試部署等。 個(gè)傳統(tǒng)的持續(xù)集成系統(tǒng)通常有3個(gè)組成部分（I實(shí)現(xiàn)代碼托管的版本控制系統(tǒng)，執(zhí)行集成構(gòu)建的持續(xù)集成服務(wù)器和自動(dòng)構(gòu)建編譯的工具。版本控制系統(tǒng)版本控制系統(tǒng)在項(xiàng)目不同團(tuán)隊(duì)開發(fā)入員之間 維護(hù)一 個(gè)統(tǒng)一的代碼庫(kù)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的協(xié)同開發(fā)保證項(xiàng)目的源代碼處千有序的管理中，方便項(xiàng)目升發(fā)人員隨時(shí)獲取和提交變更。 在持續(xù)集成系統(tǒng)中，版本控制系統(tǒng)起到的主要作用是源代碼的 管理。持續(xù)集成服務(wù)器持續(xù)集成服務(wù)器在整個(gè)系統(tǒng)中起到至關(guān)重要 的作用，連通各個(gè)部分的基本組件，是實(shí)現(xiàn)過(guò)程自動(dòng)化的關(guān)鍵當(dāng)開發(fā)者提交代碼到版本庫(kù)中，服務(wù)器輪詢到變更，便會(huì)觸發(fā)自動(dòng)

9、構(gòu)建工具，進(jìn)入到后續(xù)的自動(dòng)化構(gòu)建過(guò)程這自動(dòng)化過(guò)程使開發(fā)人員能夠快速收到Bug和相關(guān)故障的反饋通知， 快速修復(fù)軟件質(zhì)蜇的缺陷，從而及時(shí)交付軟件 。自動(dòng)編譯構(gòu)建工具在自動(dòng)化編譯構(gòu)建工具引入之前，項(xiàng)目人員需要進(jìn)行一系列手動(dòng)的過(guò)程，下載源碼、編譯、測(cè)試、部署。 手動(dòng)構(gòu)建不僅浪費(fèi)大拭的人力進(jìn)行重復(fù)性的工作，而且容易引入人為因素導(dǎo)致的錯(cuò)誤。自動(dòng)化的編譯構(gòu)建工具對(duì)于持續(xù)集成系統(tǒng)是不可或缺的，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化的前提。 持續(xù)集成服務(wù)器集成構(gòu)建工具完成構(gòu)建任務(wù)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的自動(dòng)化構(gòu)建、測(cè)試、部署流程。存在的問(wèn)題在傳統(tǒng)的持續(xù)集成系統(tǒng)中，基本解放人力， 實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，但仍然存在一些不足之處。I)環(huán)境的搭建、細(xì)護(hù)比較復(fù)雜

10、且耗時(shí)。 持續(xù)集成環(huán)境、開發(fā)測(cè)試環(huán)境的搭建盂要在本地完成種類繁多的軟件安裝和配置，是一 ftj非常復(fù)雜且耗時(shí)的工作，目環(huán)境移植性比較差。2)開發(fā)環(huán)境、測(cè)試環(huán)境和生產(chǎn)環(huán)境不一 致。維護(hù)不一致的環(huán)境 ， 影響軟件的交付效率。 另 一方面容易導(dǎo)致在生產(chǎn)環(huán)境中暴露出升發(fā)i則試環(huán)境沒(méi)有出現(xiàn)的錯(cuò)誤。3)集成構(gòu)建過(guò)程觸發(fā)單元測(cè)試、集成i則試， 但沒(méi)有考慮其他方面的測(cè)試，不方便測(cè)試人員開展工作。CCI 容器化實(shí)現(xiàn)31系統(tǒng)架構(gòu)Cithub 作為版本控制系統(tǒng)，Jenkins 工具作為持續(xù)集成服務(wù)器。與傳統(tǒng)集成平臺(tái)相比，將安裝在宿主機(jī)本地或虛擬機(jī)中的集成環(huán)境進(jìn)行容器化，將集成服務(wù)器主從節(jié)點(diǎn)分別放在不同的容器環(huán)境中。 利用Jenkins 的分布式特性， 將 Jenkins 主服務(wù)器(Master 節(jié)點(diǎn)）Jenkins 從服務(wù)器(Slave 節(jié)點(diǎn)）分Docke1 器2 所示。Jenkins 主機(jī)器負(fù)