軟體開發私有建置策略

在現今軟體開發流程中，整合不同元件時常造成系統不穩定。私有建置讓開發者在本地端整合測試，避免直接影響主線分支，有效降低整合錯誤。這對於提升程式碼品質、加速開發流程至關重要，尤其在微服務架構和快速迭代的環境下，更能顯現其價值。然而，建置本地環境、資料函式庫遷移和測試資料管理等挑戰，需要團隊投入額外心力。

私有建置（Private Builds）：軟體開發的關鍵防線

在軟體開發過程中，私有建置是一個至關重要的概念。根據Duvall、Matyas和Glover在《持續整合：改善軟體品質和降低風險》一書中的定義，私有建置是指開發者在提交程式碼到分享主線之前，在本地環境中進行的整合建置。這種做法可以確保開發者的程式碼變更不會破壞分享建置或主幹。

為什麼私有建置如此重要？

私有建置的主要目標是防止問題進入分享程式碼函式庫或主幹，從而避免後續的驗證步驟（自動或手動）出現問題。透過在本地環境中執行私有建置，開發者可以在提交程式碼之前發現和修復潛在的問題，確保程式碼的品質和可靠性。

私有建置的挑戰

儘管私有建置非常重要，但在實踐中卻面臨著諸多挑戰。例如：

• 整合測試資料集的選擇需要謹慎，並且需要與QA部門保持持續的溝通。
• 資料控制機制尚未標準化，使得自動化私有建置變得困難。
• 資料函式庫遷移需要自動執行，並且需要與生產環境的機制不同。
• 現代微服務架構中的元件需要複雜的通訊通道，例如訊息代理。

這些挑戰使得完全自動化的私有建置變得困難，但私有建置的概念仍然具有價值。即使某些步驟無法自動化，也需要手動執行，以確保程式碼的品質。

案例研究：不穩定的主幹

A公司擁有一個所謂的多學科團隊，但其敏捷實踐尚未成熟。該團隊的工作迭代長度不固定，成員分別來自前端、後端、資料函式倉管理（DBA）、DevOps和QA團隊。QA團隊成員報告說，每次他們測試最新版本時，軟體都是壞的。此外，他們還表示，將修復引入新軟體版本需要很長時間。

為瞭解決這個問題，團隊決定進行根本原因分析，審查每個子團隊的所有流程。他們建立了一個表格來捕捉QA成員投訴的最重要方面，如表5-1所示。

團隊決定專注於所謂的不可避免的錯誤：那些無法避免的錯誤。

錯誤A1

團隊發現，錯誤A1被提交到主幹是因為前端開發者在本地機器上測試了他們的程式碼，但使用了“穩定”的後端API。為了避免後端API的變更，前端開發者使用穩定的API是合理的。然而，如果他們在提交之前執行了最新版本的後端API，就會輕易地發現問題。

解決方案

團隊決定教導前端、DBA和DevOps成員如何在本地機器上管理整個後端環境，包括管理和驗證更新（接收和整合其他團隊成員從當前主幹提交的程式碼變更，類別似於Git pull）。然而，學習者抱怨說，本地環境難以管理，因為缺乏參考資料和本地資料函式庫的執行。

私有建置的最佳實踐

為了充分發揮私有建置的價值，團隊需要：

1. 自動化私有建置：儘可能地自動化私有建置的過程，以減少手動錯誤和提高效率。
2. 選擇合適的整合測試資料集：選擇合適的資料集進行整合測試，並且需要與QA部門保持持續的溝通。
3. 標準化資料控制機制：推動資料控制機制的標準化，以簡化自動化私有建置的過程。
4. 自動執行資料函式庫遷移：自動執行資料函式庫遷移，並且需要與生產環境的機制不同。
5. 簡化微服務架構中的通訊通道：簡化微服務架構中的通訊通道，例如訊息代理，以減少私有建置的複雜度。

透過實踐私有建置的最佳實踐，團隊可以提高程式碼的品質和可靠性，減少軟體開發過程中的問題和風險。

程式碼示例：私有建置的自動化

以下是一個使用Jenkins自動化私有建置的示例程式碼：

pipeline {
    agent any

    stages {
        stage('Build') {
            steps {
                sh 'make build'
            }
        }
        stage('Test') {
            steps {
                sh 'make test'
            }
        }
        stage('Deploy') {
            steps {
                sh 'make deploy'
            }
        }
    }
}

內容解密：

1. pipeline：定義了一個Jenkins管道，用於自動化私有建置的過程。
2. agent any：指定了管道可以在任何可用的代理上執行。
3. stages：定義了管道中的不同階段，包括建置、測試和佈署。
4. sh ‘make build’：在建置階段執行make build命令，用於建置程式碼。
5. sh ‘make test’：在測試階段執行make test命令，用於執行測試。
6. sh ‘make deploy’：在佈署階段執行make deploy命令，用於佈署程式碼。

透過使用Jenkins自動化私有建置，團隊可以提高程式碼的品質和可靠性，減少軟體開發過程中的問題和風險。

圖表示例：私有建置的流程

  graph LR
    A[開始] --> B[建置]
    B --> C[測試]
    C --> D[佈署]
    D --> E[結束]

圖表翻譯：

此圖表展示了私有建置的流程，包括建置、測試和佈署三個階段。開發者首先進行建置，然後執行測試，最後佈署程式碼。

透過使用私有建置，團隊可以提高程式碼的品質和可靠性，減少軟體開發過程中的問題和風險。私有建置是軟體開發過程中的關鍵防線，可以幫助團隊更快速、更可靠地交付高品質的軟體。

私有建置在DevOps轉型中的重要性

在軟體開發的過程中，團隊經常面臨因整合不同元件而導致的穩定性問題。透過私有建置（Private Builds），開發團隊能夠在將程式碼合併至主分支之前，先在本地環境進行完整測試，從而大幅減少整合錯誤的發生。

案例研究：不穩定的主幹

某開發團隊在進行前端與後端開發時，由於缺乏自動化的API合約測試，導致頻繁出現相容性問題。後端團隊認為沒有時間引入API合約測試，於是前端團隊與後端團隊協商後，決定在本地環境手動測試應用程式的每個更新。

Bug A1：未檢查的未定義值

前端團隊發現後端API傳回未定義值，導致前端應用程式當機。後端團隊修復了該問題，但此問題凸顯了自動化測試的必要性。

Bug A2：API合約問題

後端團隊沒有進行API合約測試，導致資料型別不匹配，進而引發錯誤。團隊成員指出，若有適當的自動化測試，這類別問題本可以避免。

Bug A3：真實資料整合問題

在進行整合測試時，團隊發現測試資料不穩定，頻繁引入錯誤。DBA（資料函式倉管理員）開始在本地環境執行手動測試，以確保資料變更不會引入不相容問題。

Bug A4：整合問題與自動化改進

隨著手動私有建置的實施，團隊開始捕捉更多的整合錯誤。QA（品質保證）成員得以專注於功能驗證，並開始編寫端對端（E2E）測試自動化指令碼。

表格5-2：轉換後的錯誤分析

程式碼示例：API合約測試

// 使用 Jest 和 Supertest 進行 API 合約測試
const request = require('supertest');
const app = require('../app');

describe('GET /api/users', () => {
  it('應該傳回使用者列表', async () => {
    const response = await request(app).get('/api/users');
    expect(response.status).toBe(200);
    expect(response.body).toBeInstanceOf(Array);
  });
});

內容解密：

上述程式碼展示了一個簡單的API合約測試，使用Jest和Supertest測試框架。測試確保當呼叫/api/users端點時，伺服器傳回200狀態碼，並且回應主體是一個陣列。這樣的測試有助於捕捉API變更時可能引入的錯誤。

案例研究：被阻礙的顧問公司

某顧問公司與B公司合作，後者正在推動DevOps實踐並進行交付流程自動化。然而，顧問公司的開發人員在佈署測試環境時遭遇不穩定的自動化流程，導致測試佈署失敗，並且難以除錯整合問題。

問題分析

• 測試資料變更頻繁。
• 資料函式庫遷移機制暫時關閉。
• 後端容器因系統問題不斷重啟。
• 某些元件因雲端系統遷移而暫時關閉。

解決方案

顧問公司正式請求建立專用的測試環境。儘管請求被接受，但DevOps團隊的排程導致建立新環境的過程被延遲了兩週。

私有建置流程

  graph LR;
    E[E]
    A[開始私有建置] --> B[編譯程式碼];
    B --> C[執行單元測試];
    C --> D[執行整合測試];
    D --> E{測試透過?};
    E -->|是| F[合併至主分支];
    E -->|否| G[除錯並修復];
    G --> B;

圖表翻譯：

此圖示展示了私有建置的流程。首先，開發者開始私有建置，接著編譯程式碼並執行單元測試和整合測試。如果所有測試透過，則將程式碼合併至主分支；如果測試失敗，則進行除錯並修復錯誤後重新執行測試。

私有建置的最佳實踐

1. 全面自動化測試：確保私有建置過程中包含全面的自動化測試，包括單元測試和整合測試。
2. 定期執行私有建置：鼓勵開發者在每次程式碼變更後執行私有建置，以盡早捕捉錯誤。
3. 最佳化測試資料管理：確保測試資料的穩定性和一致性，以避免因資料問題導致的錯誤。
4. 與DevOps團隊協作：在需要專用測試環境時，與DevOps團隊協作，確保環境的穩定和可存取性。

私有建置與度量指標：DevOps轉型下的生存工具

在軟體開發過程中，團隊經常面臨著因內部流程不暢而導致的效率問題。開發團隊可能因缺乏適當的自動化測試而被迫依賴手動驗證，進而影響交付速度和品質。本文將透過兩個案例研究，探討如何在DevOps轉型過程中，利用私有建置和度量指標來提升團隊的開發效率和軟體品質。

案例研究一：公司A的挑戰

公司A的開發團隊最初依賴外部顧問公司的自動化測試。然而，由於內部流程問題，這些測試並未被有效整合到CI/CD流程中。團隊成員開始依賴單元測試和整合測試來交付功能，但這導致了後續的整合問題和功能性邊緣案例的缺失。

案例研究二：公司B的困境

公司B的情況更加複雜。內部利益相關者對交付成果不滿，指出缺失的邊緣案例和關鍵的整合錯誤。開發團隊雖然使用了API合約測試，但內部DevOps團隊忙於其他任務，無法及時將這些測試整合到Pipeline中。

在第二次迭代中，團隊決定手動執行所有API測試，以確保軟體品質。儘管這是一個臨時解決方案，但它讓團隊意識到依賴可控的流程比依賴不可控的自動化更為重要。

度量指標的重要性

在上述兩個案例中，團隊透過增強本地開發環境來應對問題。他們接受了一些妥協，例如花時間進行手動測試，並根據度量指標來評估開發流程的有效性。

時間到反饋（Time to Feedback）

• 單位：質性指標
• 型別：間接指標
• 衡量：成本和上市時間

時間到反饋是一個衡量指標，用於評估接收新功能實作反饋所需的時間和精力。它是一個質性指標，因為量化的結果取決於具體情況。這個指標可以警告問題的存在，但無法提供深入的根本原因分析。

def calculate_time_to_feedback(feedback_data):
    """
    計算時間到反饋的平均值
    :param feedback_data: 反饋資料列表，包含每個反饋的時間戳
    :return: 平均時間到反饋
    """
    total_time = sum(feedback_data)
    average_time = total_time / len(feedback_data)
    return average_time

# 示例資料
feedback_data = [1, 2, 3, 4, 5]  # 時間單位，例如天
average_feedback_time = calculate_time_to_feedback(feedback_data)
print(f"平均時間到反饋：{average_feedback_time} 天")

每迭代可避免的整合問題（Evitable Integration Issues per Iteration）

• 單位：量化指標
• 型別：間接指標
• 衡量：內部品質控制流程

這個指標統計了每次迭代中已佈署軟體中可避免的問題數量。這些問題本可以在私有建置過程中透過自動或手動驗證檢測出來。較低或遞減的數字表明流程更加成熟，能夠在佈署前捕捉更多的整合錯誤。

def count_evitable_integration_issues(iteration_data):
    """
    統計每次迭代中可避免的整合問題數量
    :param iteration_data: 迭代資料，包含每次迭代的問題數量
    :return: 可避免的整合問題總數
    """
    total_issues = sum(iteration_data)
    return total_issues

# 示例資料
iteration_data = [5, 3, 2, 1]  # 每次迭代的可避免整合問題數量
total_evitable_issues = count_evitable_integration_issues(iteration_data)
print(f"可避免的整合問題總數：{total_evitable_issues}")

還原主幹穩定性的時間（Time Spent Restoring Trunk Stability）

• 單位：量化指標
• 型別：直接指標
• 衡量：程式碼函式庫的穩定性和團隊維護能力

這個指標衡量了修復主幹（trunk）中引入的問題所花費的時間。它是一個直接指標，因為它衡量了不直接引入新功能的活動所花費的時間和成本。這個指標可以反映出團隊在私有建置過程中執行的紀律性，以及自動化測試的完善程度。

def calculate_trunk_stability_time(debug_data):
    """
    計算還原主幹穩定性所花費的總時間
    :param debug_data: 除錯資料，包含每次修復的時間
    :return: 還原主幹穩定性的總時間
    """
    total_debug_time = sum(debug_data)
    return total_debug_time

# 示例資料
debug_data = [2, 4, 1, 3]  # 每次修復所花費的時間
total_trunk_stability_time = calculate_trunk_stability_time(debug_data)
print(f"還原主幹穩定性的總時間：{total_trunk_stability_time} 小時")

私有建置的未來發展

隨著DevOps實踐的深入，私有建置將繼續扮演關鍵角色。未來的發展方向可能包括更先進的自動化測試技術、更完善的度量指標體系，以及更高效的協作流程。團隊需要不斷評估和改進其開發流程，以適應不斷變化的技術環境和業務需求。

圖表翻譯：私有建置流程圖

此圖示展示了私有建置的典型流程，包括程式碼提交、自動化測試、私有建置驗證和反饋迴圈。

  graph LR
    D[D]
    A[程式碼提交] --> B[自動化測試]
    B --> C[私有建置驗證]
    C --> D{驗證透過?}
    D -->|是| E[合併到主幹]
    D -->|否| F[修復問題]
    F --> B

圖表翻譯： 此圖示展示了私有建置的流程。首先，開發者提交程式碼，接著進行自動化測試。測試透過後，會進行私有建置驗證。如果驗證透過，程式碼將被合併到主幹；如果驗證失敗，則需要修復問題並重新進行測試。這個流程確保了程式碼的品質和穩定性。

在未來的軟體開發過程中，私有建置和度量指標將繼續發揮重要作用。團隊需要不斷最佳化其開發流程，利用先進的技術和工具來提升效率和品質。同時，透過完善的度量指標體系，團隊可以更好地評估其開發流程的有效性，並據此做出改進。

總之，私有建置和度量指標是DevOps轉型過程中的重要工具。透過合理利用這些工具，團隊可以顯著提升其開發效率和軟體品質，從而在競爭激烈的市場中保持優勢。