اگر واقعاً میخواهید دلیل کارآمد بودن دواپس را درک کنید، لازم است اصول DevOps را بشناسید و در آنها مهارت پیدا نمایید. DevOps تنها همکاری میان تیمهای توسعه و عملیات نیست بلکه بر پایه اصولی بنا شده است که فرایند تحویل نرمافزار را ساده میکنند.
در واقع DevOps پل ارتباطی میان توسعه نرمافزار، عملیات فناوری اطلاعات و تضمین کیفیت است. این رویکرد، فرهنگ همکاری را ترویج میدهد؛ جایی که تیمهای توسعهدهنده، عملیات و مهندسی کیفیت، در طول چرخه عمر نرمافزار، از مرحله برنامهریزی تا پشتیبانی تولید، با یکدیگر کار میکنند. هدف اصلی DevOps، از بین بردن ساختارهای جزیرهای، ترویج مسئولیتهای مشترک و در نهایت، افزایش سرعت و کیفیت ارائه نرمافزار است.
در این مقاله، به اصول و شیوههایی که موجب موفقیت عملی DevOps میشوند پرداخته خواهد شد.
DevOps چیست؟
DevOps یک رویکرد فرهنگی و فنی در توسعه نرمافزار است که هدف آن از میان برداشتن جدایی سنتی بین تیمهای توسعه و عملیات میباشد. این رویکرد بر پایه همکاری، خودکارسازی و بهبود مستمر بنا شده و تلاش دارد چرخه تحویل نرمافزار را کوتاهتر و کارآمدتر نماید. DevOps تنها مجموعهای از ابزارها نیست بلکه تغییری در طرز فکر سازمانی است؛ تغییری که با یکپارچهسازی فرآیندها، افزایش شفافیت و ترویج مسئولیت مشترک، کیفیت و سرعت ارائه نرمافزار را به شکل چشمگیری بهبود میبخشد.
مهندس DevOps چیست؟
مهندس DevOps فردی است که میان تیمهای توسعه نرمافزار و عملیات فناوری اطلاعات ارتباط ایجاد میکند و با استفاده از ابزارها و روشهای مدرن، فرآیند تحویل را روانتر و سریعتر میسازد. وظایف او شامل طراحی و پیادهسازی خطوط CI/CD، مدیریت زیرساخت بهعنوان کد، استفاده از کانتینرسازی برای تضمین یکنواختی محیطها و نظارت بر عملکرد سیستمها است. در واقع، مهندس DevOps نقشی محوری در کاهش خطاهای انسانی، افزایش همکاری میان تیمها و بهبود پایداری محصولات نرمافزاری ایفا میکند.
تصویر(۱)
۱. درک فرهنگ DevOps
فرهنگ DevOps زیربنای تمام اصول آن می باشد. این فرهنگ به ایجاد محیطی مشارکتی می پردازد که در آن تیمهای توسعه و عملیات بدون نقص با یکدیگر همکاری میکنند. در مدل سنتی توسعه نرمافزار، برنامهنویسان روی کدنویسی تمرکز دارند در حالی که تیم عملیات مسئولیت استقرار و نگهداری از آن را بر عهده می گیرد. این تقسیمبندی اغلب منجر به سوءتفاهم و تاخیر میشود.
در مقابل، زمانی که تیمها فرهنگ DevOps را دنبال میکنند، به جای کار در بخش های جداگانه، یک هدف مشترک دارند که تحویل نرمافزار با کیفیت بالا به شیوهای کارآمد است. این تغییر فرهنگی، ذهنیت “ما در مقابل آنها” که اکثر سازمانها از آن رنج میبرند را کاهش میدهد و همکاری را جایگزین سرزنش میکند.
فرهنگ DevOps توسعه و عملیات را تشویق مینماید تا در سراسر چرخه عمر توسعه نرمافزار (SDLC) با هم همکاری داشته باشند. با همراستا کردن اهداف و تشویق به ارتباط باز، هر دو تیم میتوانند از طریق همکاری، فرایند توسعه را بهبود بخشند که در نهایت منجر به تحویل سریعتر و قابلاعتمادتر نرمافزار میشود.
اجزای کلیدی این فرهنگ شامل مسئولیتپذیری مشترک، شفافیت و تعهد به بهبود مستمر است.
تصویر(۲)
۲. یکپارچهسازی و استقرار مداوم (CI/CD)
یکپارچهسازی مداوم (Continuous Integration یا CI) و استقرار مداوم (Continuous Deployment یا CD) از اصول DevOps هستند.
CI به معنای یکپارچهسازی مکرر تغییرات کد در یک مخزن مشترک است تا اطمینان حاصل شود که کد جدید بهطور خودکار آزمایش و اعتبارسنجی میشود. این روش به شناسایی زودهنگام باگها کمک کرده و خطر ورود مشکلات به کد اصلی را کاهش میدهد. CI به تیمهای توسعه و عملیات اجازه میدهد کارآمدتر عمل کنند و کیفیت کلی نرمافزار را بهبود بخشند.
از سوی دیگر، استقرار مداوم (CD) یک گام فراتر میرود و پس از آنکه تغییرات کد آزمونهای CI را با موفقیت پشت سر گذاشتند، آنها را بهطور خودکار در محیط عملیاتی (Production) مستقر میکنند. این امر تضمین مینماید که ویژگیهای جدید و اصلاحات باگها، در سریعترین زمان ممکن به کاربران تحویل داده شوند.
ترکیب CI و CD یک پایپ لاین (Pipeline) ایجاد میکند که چرخه عمر توسعه نرمافزار را از ثبت تغییرات کد تا استقرار در محیط عملیاتی، تنها طی چند ثانیه (و در برخی موارد، چند دقیقه) بهصورت روان و یکپارچه انجام میدهد.
پیادهسازی CI/CD در DevOps مستلزم استفاده از ابزارها و شیوههای مختلف است. Jenkins، GitLab CI، CircleCI و Travis CI از گزینههای محبوب برای راهاندازی پایپلاینهای CI هستند، در حالی که ابزارهایی مانند Spinnaker و Argo CD به استقرار مداوم (CD) کمک میکنند.
تصویر(۳)
۳. زیرساخت بهعنوان کد (Infrastructure as Code – IaC)
زیرساخت بهعنوان کد (IaC) یکی از اصول DevOps و انقلابی در این دینا محسوب میشود. بهطور سنتی، آمادهسازی زیرساخت شامل راهاندازی و پیکربندی دستی بود که زمانبر و البته مستعد خطاهای انسانی بود. IaC رویکردی نوین است که زیرساخت را همانند کد نرمافزار در نظر میگیرد؛ یعنی مجموعهای از اسکریپتها یا فایلهای پیکربندی که میتوان آنها را نسخهبندی، آزمایش و بهصورت خودکار اجرا کرد.
بهکمک IaC، تیمهای DevOps میتوانند در تمامی محیطها، یکپارچگی و قابلیت تکرار را تضمین کنند. این رویکرد با ایجاد یک محیط استاندارد برای اجرای نرمافزار روی رایانه محلی توسعهدهنده، محیط آزمایشی (Staging) یا محیط عملیاتی (Production)، مشکل مشهور «روی سیستم من کار میکند!» را برطرف خواهد کرد.
طی سالها، ابزارهای IaC پیشرفت چشمگیری داشتهاند. در آغاز، ابزارهایی مانند Chef و Puppet مفهوم مدیریت پیکربندی (Configuration Management) را معرفی کردند که امکان تعریف وضعیت مطلوب سیستمها را فراهم میکرد.
سپس Ansible با معماری بدون عامل (Agentless) خود، کار مدیریت زیرساخت در مقیاس وسیع را آسانتر نمود.
Terraform با ارائه روشی مستقل از ابزارهای خاص برای فراهمسازی منابع در چندین ارائهدهنده ابری، IaC را به سطحی بالاتر برد، موضوعی که باعث شد Terraform به انتخابی محبوب در میان مهندسان دواپس تبدیل شود.
تصویر(۴)
۴. کانتینرسازی (Containerization)
کانتینرسازی یکی از شیوههای اصلی و اصول DevOps است که باید همواره به کار گرفته شود.
کانتینرها راهکاری سبک و قابلحمل برای بستهبندی نرمافزار همراه با وابستگیهای آن فراهم میکنند، بهگونهای که اطمینان حاصل شود نرمافزار در محیطهای مختلف بهطور یکسان اجرا میشود. کانتینرها از هسته (Kernel) سیستم میزبان بهطور مشترک استفاده میکنند و همین ویژگی سبب میگردد نسبت به ماشینهای مجازی کارآمدتر باشند و سریعتر راهاندازی شوند.
این “کانتینرها” نقشی کلیدی در حل یکی از مشکلات دیرینه توسعه نرمافزار یعنی ناسازگاری محیط ها ایفا کردهاند. با محصور کردن (Encapsulating) اپلیکیشن و وابستگیهای آن درون یک کانتینر، میتوان اطمینان حاصل نمود برنامه دقیقاً همانطور که روی لپتاپ توسعهدهنده اجرا میشود، در محیط تولید نیز به همان شکل اجرا خواهد شد. این یکنواختی، فرایند توسعه را سادهتر کرده و خطر بروز مشکلات مرتبط با محیط اجرا را کاهش میدهد.
در این حوزه، Docker محبوبترین ابزار برای ایجاد و مدیریت کانتینرها محسوب میشود (هرچند تنها ابزار موجود نیست) و راهکاری ساده برای ساخت، بستهبندی و توزیع برنامههای کانتینری ارائه میدهد.
در مقابل، Kubernetes کانتینریسازی را به سطح بالاتری میبرد و امکان ارکستراسیون (هماهنگسازی) کانتینرها در مقیاس وسیع را فراهم میکند. با Kubernetes میتوانید استقرار، مقیاسدهی و مدیریت برنامههای کانتینری را خودکارسازی کنید که این امر مدیریت برنامههای پیچیده و چند کانتینری را تسهیل میکند.
در این مرحله از توسعه نرمافزار، هیچ بهانهای برای استفاده نکردن DevOps وجود ندارد و چند مورد از بزرگترین مزایای بهکارگیری کانتینرها در چرخه عمر دواپس شامل یکنواختی، مقیاسپذیری و قابلیت حمل می باشد.
به عبارتی دیگر، کانتینرها جابجایی برنامهها میان محیطهای مختلف را آسانتر میکنند. همچنین امکان استفاده کارآمدتر از منابع را فراهم میآورند؛ بهگونهای که چندین کانتینر میتوانند بدون سربار (Overhead) ناشی از یک ماشین مجازی کامل، روی یک میزبان مشترک اجرا شوند.
تصویر(۵)
۵. پایش (Monitoring) و مشاهدهپذیری (Observability)
پایش و مشاهدهپذیری، اجزای اساسی در اجرای DevOps و از اصول کلیدی برای هر تیم دواپس هستند. Monitoring بر سلامت و عملکرد سیستمها تمرکز دارد، در حالی که Observability فراتر رفته و با تحلیل دادههای تولید شده توسط برنامهها، دید عمیقی از وضعیت داخلی آنها ارائه میدهد. ترکیب این دو، امکان تشخیص و رفع سریع مشکلات را برای تیمهای DevOps فراهم میآورد و تضمین میکند که برنامهها به شکلی روان اجرا شوند.
پایش مداوم شامل ردیابی مستمر معیارهای کلیدی مانند میزان استفاده از CPU، مصرف حافظه، زمانهای پاسخگویی و نرخ خطا میشود. ابزارهایی مانند Prometheus، Grafana و ELK Stack (شامل Elastic، Logstash و Kibana) از گزینههای محبوب برای جمعآوری و مصورسازی این دادهها هستند.
تمام ارائهدهندگان عمومی خدمات ابری نیز ابزارهای خاص خود را در این زمینه ارائه دادهاند که در برخی موارد مبتنی بر نسخههای متنباز مذکور هستند.
فارغ از اینکه چه ابزاری را انتخاب کنید، تمام آنها دیدی آنی از عملکرد برنامهها و زیرساخت شما ارائه میدهند و کمک میکنند مشکلات احتمالی را پیش از آنکه بر کاربران تأثیر بگذارند شناسایی کنید.
observability، فراتر از نظارت عمل میکند و جزئیات عمیقتری از نحوه عملکرد سیستمها ارائه میدهد. این رویکرد شامل جمعآوری و تحلیل لاگها، شاخصها و ردپاها برای یافتن علت ریشهای مشکلات است.
تصویر(۶)
۶. امنیت در DevOps
امنیت یکی از جنبههای حیاتی در چرخه عمر DevOps است و باید از ابتدای هر پروژهای که انتظار میرود روزی به محیط تولید برسد، در فرآیندها ادغام شود.
DevSecOps به معنای تعبیه امنیت درون پایپ لاین DevOps است تا اطمینان حاصل شود اقدامات امنیتی بهشکل یکنواخت در طول چرخه توسعه نرمافزار اعمال میشوند (مانند بررسی کد از نظر آسیبپذیریها، بررسی اسکریپتهای IaC و غیره). از این طریق، دواپس کمک میکند تا آسیبپذیریها در مراحل ابتدایی شناسایی شده و خطر نقضهای امنیتی در محیط تولید بهطور چشمگیری کاهش یابد.
متأسفانه، در اکثر شرکتها و تیمهایی که از شیوههای سنتیتر پیروی میکنند، امنیت بهعنوان یک موضوع ثانویه در نظر گرفته میشود و تنها پس از نوشتن و استقرار کد اهمیت پیدا میکند. این رویکرد میتواند منجر به اصلاحاتی پرهزینه و زمانبر شود. در مقابل، DevSecOps امنیت را در هر مرحله از فرآیند توسعه و عملیات، ادغام میکند. در نهایت این امر به تیمهای امنیتی اجازه میدهد تا تستهای امنیتی را خودکارسازی کرده، آسیبپذیریها را زودتر شناسایی کنند و سیاستهای امنیتی را بدون خواندن حتی یک خط کد به شکلی یکنواخت اجرا نمایند.
در این زمینه، ابزارهایی نظیر Snyk، Aqua Security و HashiCorp Vault پیشتاز هستند و میتوانند جهت ادغام امنیت در گردش کار DevOps به شما کمک کنند.
تصویر(۷)
۷. کاهش کار تکراری (Toil) و بدهی فنی (Technical Debt)
کار تکراری و بدهی فنی (افزودن کدهای غیربهینه در مواقع ضروری) از جمله بزرگترین موانع بهرهوری در توسعه نرمافزار محسوب میشوند و کاهش آنها از اصول DevOps محسوب میگردد.
کار تکراری به وظایف دستی و تکراری اشاره دارد که ارزش مستقیمی به محصول اضافه نمیکند اما بدهی فنی به انباشته شدن راهکارهای موقتی گفته میشود که بهمرور زمان، نگهداری از کدها را دشوارتر مینماید. هر دو عامل میتوانند روند توسعه را کند کرده و ارائه ویژگیهای جدید را دشوار سازند.
به همین دلیل، یکی از اصول مهم و اساسی DevOps، کاهش هر دو مورد است. بر خلاف انتظار، تیمهای دواپس میتوانند در کاهش بدهی فنی نیز نقش داشته باشند.
کاهش کار تکراری مستلزم خودکارسازی وظایف تکراری به منظور آزادسازی زمان برای انجام کارهای ارزشمندتر است. ابزارهایی نظیر Ansible، Chef و Puppet میتوانند در خودکارسازی مدیریت زیرساخت کمککننده باشند، در حالی که پایپ لاین های CI/CD فرآیندهای ساخت (Build)، تست و استقرار را خودکارسازی می کنند. در نهایت، کاهش کارهای دستی به معنای کاهش احتمال بروز خطا و فراهم آوردن فرصت برای اعضای تیم جهت تمرکز روی وظایف مهم تر و راهبردیتر است.
در مقابل، بدهی فنی نیاز به رویکردی پیشگیرانه برای مدیریت دارد. این فرآیند شامل یافتن تعادل مناسب میان ارائه ویژگیهای جدید و حفظ کیفیت کدها است. بازآرایی (Refactoring) منظم کد، بهبود مستندسازی و رسیدگی به مشکلات شناختهشده، میتواند به کنترل بدهی فنی کمک کند.
البته این اقدامات باید با توانایی تیم در ارائه ویژگیهای جدید و پیشبرد محصول نیز هماهنگ شود.
تصویر(۸)
۸. GitOps: آینده استقرار (Deployment)
GitOps یک روش جدید است که اصول Git را به عملیات (Operations) گسترش میدهد. این شیوه بر استفاده از Git به عنوان تنها منبع برای زیرساختها و پیکربندیهای برنامهها تمرکز دارد. با ذخیرهسازی تمام جزئیات در Git، میتوان از کنترل نسخه برای مدیریت تغییرات، پیگیری تاریخچه و تسهیل همکاری میان تیمهای توسعه و عملیات بهره گرفت.
تمامی تغییرات مربوط به زیرساخت و برنامهها از طریق درخواستهای Pull در مخزن Git انجام میشود. پس از ادغام تغییرات، یک فرآیند خودکار این تغییرات را در محیط هدف اعمال میکند. این رویکرد، روشی سازگار، قابل حسابرسی و تکرارپذیر برای مدیریت استقرار فراهم نموده و حفظ وضعیت مطلوب سیستمها را آسانتر میسازد.
از طریق GitOps، تیمها میتوانند استقرارها را مدیریت کرده و مزایایی همچون کنترل نسخه و قابلیت ردیابی را به دست آورند.
این روششناسی، بهخوبی با اصول DevOps در زمینه خودکارسازی، یکنواختی و همکاری هماهنگ است و مدیریت استقرارهای پیچیده را سادهتر میکند. ابزارهای کلیدی برای پیادهسازی GitOps شامل Argo CD و Flux هستند. این ابزارها با پایش مخزن Git برای بررسی تغییرات و اعمال خودکار آنها در خوشه (Cluster)، فرآیند استقرار را خودکارسازی میکنند.
تصویر(۹)
۹. یادگیری و بهبود مستمر
به طور کلی، دنیای فناوری همواره در حال تحول و تغییر است و یادگیری و بهبود مستمر، شیوههای ضروری برای پیشرفت و مرتبط ماندن با تغییرات محسوب میشوند.
با این حال، در دنیای DevOps تغییر همواره یک اصل ثابت است زیرا ابزارها، شیوهها و فناوریهای جدید به طور مداوم ظهور میکنند. اگر کمی به گذشته نگاه کنید، پیش از سال ۲۰۰۶ حتی چیزی به نام کانتینر نیز وجود نداشت. بنابراین، برای همگام شدن با این تغییرات، مهندسان و تیمهای DevOps باید به یادگیری و بهبود مداوم متعهد باشند.
تشویق فرهنگ یادگیری مستمر درون تیم، میتواند به همه اعضا کمک کند تا با آخرین ترندها و ابزارهای دواپس بروز بمانند. این امر میتواند شامل شرکت در کنفرانسها، کارگاههای آموزشی و دورههای آنلاین باشد. همچنین، مطالعه کتابهایی مانند “The Phoenix Project”، “The Unicorn Project” و “The DevOps Handbook” میتواند دیدگاهها و الهامات ارزشمندی ارائه دهد.
اگر علاقهای به مطالعه کتاب ندارید، وبسایتهایی مانند ۱۲factor.net، OpenGitOps.dev و CNCF.io نیز منابعی عالی برای بروز ماندن با بهترین شیوههای حوزه فعالیت شما هستند.
تصویر(۱۰)
۱۰. درک مفاهیم برنامهنویسی
اگرچه هر مهندس DevOps لزوماً نیازی ندارد که یک توسعهدهنده تمامعیار باشد اما درک عمیق مفاهیم برنامهنویسی، کلید موفقیت در دنیای حرفهای و از اصول DevOps است.
تسلط مناسب روی برنامهنویسی، به پر کردن فاصله میان توسعه و عملیات کمک میکند و درک متقابل نیازهای آنها را آسانتر میسازد که اگر دقت کنید، این موضوع دقیقاً اصل بنیادی دواپس است. درک برنامهنویسی به معنای توانایی نوشتن اسکریپتها تحت زبانهایی مانند Bash، Python یا PowerShell برای خودکارسازی کارها، مدیریت زیرساخت و تعامل با API ها است. این کار میتواند از وظایف ساده مانند خودکارسازی راهاندازی سرور تا عملیات پیچیدهتری مانند هماهنگسازی خطوط CI/CD را شامل شود.
همچنین آشنایی با مفاهیم برنامهنویسی به شما کمک میکند چرخه عمر توسعه نرمافزار را بهتر مدیریت کنید. این دانش باعث میشود متوجه شوید تغییرات کد چگونه بر عملکرد، امنیت و پایداری سیستم تأثیر میگذارند. چنین اطلاعاتی به شما امکان میدهد هنگام طراحی و پیادهسازی زیرساخت و فرآیندهای استقرار، تصمیمات آگاهانهتری بگیرید.
تصویر(۱۱)
۱۱. خودکارسازی در DevOps
خودکارسازی در قلب اصول DevOps قرار دارد. هدف آن، خودکارسازی کارهای تکراری و دستی برای تسریع فرآیندها، کاهش خطاها و آزاد کردن زمان برای کارهای راهبردیتر است. این مفهوم در قالب اصل «کاهش کارهای طاقتفرسا» (toil reduction principle) قرار می گیرد.
با این حال، باید در نظر داشت که خودکارسازی صرفا شامل ساخت (Build) و آزمون کد نمیشود بلکه فراهمسازی زیرساخت و استقرار برنامه را نیز در بر میگیرد. به عبارت دیگر، خودکارسازی در هر مرحله از چرخه عمر DevOps نقش محوری دارد.
هدف اصلی خودکارسازی در DevOps، تسریع فرآیندها است. این رویکرد باعث میشود تحویل نرمافزار سریعتر، یکنواختتر و قابلاعتمادتر انجام شود. با خودکار کردن کارهایی مانند یکپارچهسازی کد، آزمون و استقرار، میتوانید زمان انتقال قابلیتهای جدید به محیط عملیاتی را کاهش دهید و خطر خطاهای انسانی را به حداقل برسانید.
در چرخه عمر دواپس، حوزههای بسیاری وجود دارند که میتوان خودکارسازی را در آنها به کار برد؛ در واقع، چالش اصلی یافتن بخشهایی است که در آنها خودکارسازی منطقی نباشد. این حوزهها شامل خطوط CI/CD، فراهمسازی زیرساخت، مدیریت پیکربندی، نظارت و آزمون امنیتی میشوند. در این زمینه، ابزارهای محبوبی مانند Jenkins، Ansible، Terraform و Selenium وجود دارند که پیش نیازهای لازم برای خودکارسازی این وظایف را فراهم میکنند.
اگر قصد دارید خودکارسازی را در جریان کاری DevOps خود اعمال کنید، بهتر است با بخشهای کوچک شروع نمایید و بهتدریج دامنه آن را گسترش دهید. به کار بردن کنترل نسخه برای اسکریپتهای خودکارسازی (مانند Git) و پایش و بهبود مستمر فرآیندهای خودکار، از گامهای مهم در این مسیر هستند.
در نهایت، مهم است که بین خودکارسازی و مداخله انسانی تعادل برقرار کنید تا خودکارسازی باعث بهبود جریان کاری توسعه شود، نه اینکه پیچیدگی غیرضروری ایجاد کند.
تصویر(۱۲)
نتیجهگیری
در این مقاله تلاش شد تا اصول DevOps معرفی گردد. دواپس تنها مجموعهای از ابزارها یا تکنیکها نیست بلکه یک تغییر بنیادی در فرهنگ، فرآیندها و طرز فکر سازمانی به شمار میرود. همانطور که در این راهنما بررسی شد، موفقیت در پیادهسازی DevOps مستلزم تسلط بر اصولی کلیدی همچون ایجاد فرهنگ همکاری، پیادهسازی CI/CD، استفاده از زیرساخت بهعنوان کد (IaC)، بهرهگیری از کانتینرسازی، پایش و مشاهدهپذیری مؤثر، ادغام امنیت در چرخه عمر توسعه، کاهش کارهای تکراری و بدهی فنی، پذیرش GitOps و تعهد به یادگیری مستمر است.
این اصول DevOps، پایههای دستیابی به تحویل سریعتر، پایدارتر و ایمنتر نرمافزار را شکل میدهند. نهایتا، سازمانهایی که DevOps را به درستی درک و در تمامی ابعاد عملیاتی خود نهادینه میکنند، نه تنها میتوانند با سرعت بیشتری به بازار پاسخ دهند بلکه کیفیت محصولات خود را به شکلی پایدار بهبود بخشیده و مزیت رقابتی چشمگیری به دست خواهند آورد.