通过一次场景模拟来深入理解和实践持续集成(CI)

最近参加 leader 所举办的 CI 相关的 CoP（Communication of Practice），过程相当精彩且收获甚多，本文是听完了第二场分享“CI in action”之后的一次总结，分享本身是基于 Java 和 Gradle 进行的，但是由于对前端开发者而言，可能以前端所了解的技术栈进行总结更为熟悉。因此，本着吸收分享内容且结合前端实际开发的初衷，写下本文

一、场景模拟

本次课进行了一次场景的模拟。首先，我们拥有一个共享仓库，它托管了实现一个简易计算器 APP 的代码（相关的代码在 Github ），其目录结构为：

其中：

./src
./test
./gulpfile.js

在本次场景模拟中，开发人员被分为两组，每组有三个人，他们将进行 Peering Programming (结对编程) ，因此，我们可以暂时省略 Code Review 这个过程：

A组
B组

场景中，涉及的机器有三台：

• A组的开发机
• B组的开发机
• 公共机（模拟的CI服务器）

二、开发功能与提交代码

1、A组开发

现在，A组开始实现乘法功能，一顿操作猛如虎：

git clone git@github.com:RuphiLau/ci-action-sample.git
git checkout -b feat/multiply
./src/OperationType.ts

export enum OperationType {
    PLUS = 0,
    MINUS = 1,
    MULTIPLY = 2 // +
}

• 打开项目文件 ./src/Calculator.ts ，代码如下：

import { OperationType } from './OperationType'

export default class Calculator {
    public calculate(action: OperationType, a: number, b: number): number {
        switch (action) {
            case OperationType.PLUS:
                return this._plus(a, b)
            case OperationType.MINUS:
                return this._minus(a, b)
            case OperationType.MULTIPLY:        // +
                return this._multiply(a, b)     // +
        }
    }
    private _plus(a: number, b: number): number {
        return a + b
    }
    private _minus(a: number, b: number): number {
        return a - b
    }
    private _multiply(a: number, b: number): number {   // +
        return a * b                                    // +
    }                                                   // +
}

• 补充下自动化测试脚本，打开 ./test/Calculator.spec.ts ，代码如下：

import { expect } from 'chai'
import Calculator from '../src/Calculator'
import { OperationType } from '../src/OperationType'

describe('Calculator', () => {
    describe('Plus', () => {
        it('should return the plus result of two numbers', () => {
            const calc = new Calculator()
            const result = calc.calculate(OperationType.PLUS, 1, 2)
            expect(result).to.equal(3)
        })
    })
    describe('Minus', () => {
        it('should return the minus result of two numbers', () => {
            const calc = new Calculator()
            const result = calc.calculate(OperationType.MINUS, 2, 1)
            expect(result).to.equal(1)
        })
    })
    describe('Multiply', () => {                                        // +
        it('should return the multiply result of two numbers', () => {  // +
            const calc = new Calculator()                               // +
            const result = calc.calculate(OperationType.MULTIPLY, 1, 2) // +
            expect(result).to.equal(2)                                  // +
        })                                                              // +
    })                                                                  // +
})

OK，接下来，A组需要先在本地执行测试和构建：

$ npm run build

输出：

> ci-action-sample@1.0.0 build /Users/ruphi.liu/Desktop/Lab/ci-action-sample
> gulp

[18:00:20] Using gulpfile ~/Desktop/Lab/ci-action-sample/gulpfile.js
[18:00:20] Starting 'default'...
[18:00:20] Starting 'test'...


  Calculator
    Plus
      ✓ should return the plus result of two numbers
    Minus
      ✓ should return the minus result of two numbers
    Multiply
      ✓ should return the multiply result of two numbers


  3 passing (29ms)

[18:00:22] Finished 'test' after 1.26 s
[18:00:22] Starting 'build'...
[18:00:22] Finished 'build' after 123 ms
[18:00:22] Finished 'default' after 1.39 s

Nice~~，好了，A组已经完成了”乘法功能“，因此接下来需要提交代码，提PR，继续一顿操作猛如虎：

• git add .
• git commit -m 'feat: Implement the multiply operation'
• git checkout master
• git pull
• git checkout feat/multiply
• git rebase master ，没有冲突，完美~
• git push
• 提 Pull Request ，而后 Squash and merge

正常而言，在部署了CI自动化流程后，在PR通过且被 merge 到 master 后，便会触发相应钩子，从而触发 CI服务器 中的自动化测试和构建过程。但是为了直观地了解CI做了什么，因此我们本次采用手工模拟 CI服务器 所做的事情：

• CI服务器 创建一个隔离的环境
• CI服务器 克隆代码： git clone git@github.com:RuphiLau/ci-action-sample.git
• CI服务器 执行测试和构建过程，由于本过程已经都在 gulpfile.js 里写好了，拆解来看，做了如下事情：

  gulp.task('test')
  gulp.task('build')
  

• CI服务器 完成构建过程，构建结果代码置于 ./dist 目录
• CI服务器 执行 自动化部署 ，将构建后的代码部署到生产环境

2、B组开发

B组和A组同时开始开发，B组实现的是“除法功能”，在B组写完代码后，进行如下的流程：

• npm run build ，得到：

> ci-action-sample@1.0.0 build /Users/ruphi.liu/Desktop/Lab/ci-action-sample
> gulp

[21:46:07] Using gulpfile ~/Desktop/Lab/ci-action-sample/gulpfile.js
[21:46:07] Starting 'default'...
[21:46:07] Starting 'test'...


  Calculator
    Plus
      ✓ should return the plus result of two numbers
    Minus
      ✓ should return the minus result of two numbers
    Divide
      ✓ should return the divide result of two numbers
      ✓ should throw error when the divisor is zero


  4 passing (33ms)

[21:46:08] Finished 'test' after 1.21 s
[21:46:08] Starting 'build'...
[21:46:08] Finished 'build' after 121 ms
[21:46:08] Finished 'default' after 1.33 s

这说明构建是OK的，因此我们可以继续提交

git add .
git commit -m 'feat: Implement the divide operation
git checkout master
git pull
git rebase master

First, rewinding head to replay your work on top of it...
Applying: feat: Implement the divide operation
Using index info to reconstruct a base tree...
M       src/Calculator.ts
M       src/OperationType.ts
M       test/Calculator.spec.ts
Falling back to patching base and 3-way merge...
Auto-merging test/Calculator.spec.ts
CONFLICT (content): Merge conflict in test/Calculator.spec.ts
Auto-merging src/OperationType.ts
CONFLICT (content): Merge conflict in src/OperationType.ts
Auto-merging src/Calculator.ts
CONFLICT (content): Merge conflict in src/Calculator.ts
error: Failed to merge in the changes.
Patch failed at 0001 feat: Implement the divide operation

因此我们首先需要解决冲突，在解决完冲突后，执行： npm run build ，OK，发现没问题，我们可以继续了：

git add .
git rebase --continue
git push --set-upstream origin feat/divide

接下来，我们可以再提一个 PR ，因为不需要 Code Review ，所以我们可以直接 Squash and merge 代码，之后 CI服务器 上仍然会执行自动化测试和构建工作，在最终构建完成后，我们就得到集成了 AB 两组开发的功能的代码，这也就是 CI 本质上所做的事情：

CI本质上就是合代码，持续地进行代码的合并。所谓持续，是经常性地提交代码并触发CI流程（业界通常认为这个频率是至少每天一次）；而集成，就是将分支代码合并到主分支里。而我们所做的自动化测试等工作，是为了高质量地合并代码

三、冲突与构建失败问题

现在，我们假设一个情况：

B组开发完成后，提交的代码是有问题的，并且因为一些蜜汁操作，这些代码意外地上到 master 分支里了，那么会发生什么情况？

这将导致： 在merge后触发了CI流程，但由于代码有问题，跑CI的过程将出错 ，那么怎么办呢？

通常的做法是： 回滚 ，将代码回滚到 merge 之前的状态，然后由 B组 解决 CI构建 过程中出现的问题，修复完成后重新提PR和合并代码

四、总结

经过本次的场景分析，我们可以把整个流程图示为：

而对这个流程的分析，我们可以总结出 CI 的最佳实践：

• 每次merge就触发CI 正因为CI是为了高质量地合代码，CI的本质也是合代码，所以每次 merge 都应该是执行 CI 的时机。我们可以通过相应的 hooks ，在监测到即将有代码要合到 master 时，可以执行 CI流程 ，比如在这个时机之前检查是否有进行 Code Review ，在此时机之后执行自动化测试和构建
• 隔离与独立的测试构建 CI的每次构建都应该是在一个独立的上下文中，在这个独立的上下文中安装依赖、构建和跑自动化测试等。可以通过 Docker 来实现
• CI流程开始后，开发人员保持关注，直到构建完成 在CI流程中，可能由于构建失败导致流程挂掉，如果开发人员未保持关注，则会在挂掉后很长一段时间内都无人知晓， 从而造成时间上的浪费 。比如可能开发人员通过过往经验得出这次构建需要一个小时，因此在CI跑起来后，开发人员就去做其他事情了，实际上CI在10分钟后就挂掉了，如果开发人员未保持关注，在一个小时后才来看CI的结果，那么中间这50分钟无疑是浪费的。假如开发人员保持关注，则能够在10分钟出现问题的时候及时回滚去修复问题，从而进入下一次的提交和 CI流程 。开发人员保持关注的手段有很多种，比如关注 CI看板 （看板上会展示相关的构建信息，如失败后飘红），也可以是设立 告警机制 （失败时开发者能够收到告警短信、邮件），更简单的则是开发者盯着 CI日志 看，发现问题后立马进行处理