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DevOps面面观

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更新时间: 2020/06/08 GMT+08:00

本文将从以下几个问题入手,阐述DevOps方方面面的理解,希望通过本文的解读,能对DevOps有更全面更深的认识,并能将DevOps的理论与实践在日常工作中落实。

在开始正式的内容之前先让我们思考以下几个问题:

  1. “快速将产品推向市场” 与 “提供稳定、安全并可靠的IT服务” 是否可以兼得?
  2. 用更少的资源完成更多的业绩,既要保持竞争力,又要削减成本;
  3. 如何解决任务交接出现的问题,例如业务与开发,开发与运维之间;
  4. 运维人员能否和其他人一样,正常上下班,而不用在夜里或者周末加班?

什么是DevOps?众说纷纭

  • WikiPedia上说:“DevOps是软件开发、运维和质量保证三个部门之间的沟通、协作和集成所采用的流程、方法和体系的一个集合。它是人们为了及时生产软件产品或服务,以满足某个业务目标,对开发与运维之间相互依存关系的一种新的理解。”
  • 百度百科说:“DevOps(英文Development和Operations的组合)是一组过程、方法与系统的统称,用于促进开发(应用程序/软件工程)、技术运营和质量保障(QA)部门之间的沟通、协作与整合。它的出现是由于软件行业日益清晰地认识到:为了按时交付软件产品和服务,开发和运营工作必须紧密合作。”
  • IBM这样说:DevOps是企业必备的持续交付能力,通过软件驱动的创新,保证组织抓住市场机会,同时减少反馈到客户的时间。

DevOps不只是开发与运维的问题

一般而言,开发与运维有着不同的文化:开发部门的驱动力通常是“频繁交付新特性”,而运维部门则更关注IT服务的可靠性和IT成本投入的效率,降低风险。两者目标的不匹配,在开发与运维部门之间造成了鸿沟,从而减慢了IT交付业务价值的速度。运维从维稳出发,自然希望生产系统部署上线次数越少越好,而上线频度降低,对开发人员是一个负激励:反正我发布的版本也不会上线,反正我再积极也不能实时的体现出来,团队积极性和人员士气都会受到打击。

与此同时,业务部门则希望业务需求尽快的推向市场,而维稳的要求导致价值交付用户的速度被延缓,价值无法迅速得到反馈验证。

发布列车变成3个月一趟车次时,业务人员习惯于自己的需求无法快速得到满足,能想出的方法就是把所有的业务需求都设置成最高优先级,去抢占发布窗口。所有人都这样想这样做,拥堵就此产生,真正高价值的需求无法得到快速交付。(试想,如果每天有十次发布,大家还会拼得头破血流去抢一个发布窗口么?)

上线频度低的另一个副作用是,单次上线中包含的变更规模变大,风险也随之增加。事实上,减少上线次数不仅不会降低风险,反而让每一次上线都变得像一个火药桶,危机四伏。

从大处着眼

究其根本,DevOps目的是提升业务交付能力

  • 如何快速的交付想法?
  • 如何让客户进行尝试(从而获取反馈)?
  • 如何快速响应客户反馈?

DevOps不应该只是IT内部的几个部门玩的游戏。必须跳出IT的角度,端到端(业务端到客户端)分析,才能弄清公司需要依靠IT的哪些工作来支撑业务目标,支撑企业战略 ,从而实现更完整、真正的DevOps。需要将IT变成一种能力,融入公司的日常运作中,融入业务活动中。在快鱼吃慢鱼的时代,需要快速试错,不断整合来自市场的反馈。

所以最终,DevOps是一个端到端的问题,是产品管理部、开发部、测试部、IT运维部、信息安全部协同工作、共同支持。DevOps尝试建立一个业务价值交付管道,业务规划、需求梳理、计划、开发、构建、测试、部署、运维、监控 ,在此交付过程中涉及到的部门/团队、过程、系统、方法都归属于DevOps关心的内容。

从小处下手

理解了DevOps是一个端到端的过程,我们就会发现整个交付链条涉及太多的领域,导致问题也层出不穷,无从下嘴。因此在实际操作中,我们需要有一个切入点

DevOps的思想以精益与敏捷为核心,通过暴露问题、解决问题,从而实现持续改进。从精益的角度看,在代码投产之前,实际上未产生任何价值,都只是半成品。 要限制半成品,即在制品(WIP)数量,让其尽快流过生产线,让投入产生交付价值。

DevOps是一个复杂问题,我们却希望可以把一个复杂的问题简单化:正如装修时通过加压检查管道是否泄露,是否有阻塞,我们也通过加压的方式来暴露软件交付管道的问题。那么如何加压?以终为始,我们选择业务价值交付的那个点,也就是部署与发布来对整个交付管道进行加压。团队可以简单的问自己一个问题:“能不能一天部署10次?”如果没有办法?那么原因何在?流程不规范?自动化不够?沟通导致效率低下?过程无法复用?环境差异导致回归出错?逐一的暴露问题,解决问题,交付能力自然提升。

需要注意的是,根据《凤凰项目》中提到的TOC约束理论(Theory of Constraints),在瓶颈之外的任何地方做出的改进都是假象,在瓶颈之后做的任何改进都是徒劳的,因为只能干等着瓶颈把工作传送过来,而在瓶颈之前做的任何改进则只会导致瓶颈处堆积更多的库存。所以如何识别真正的瓶颈变得尤为重要,在发现问题之后多问几个为什么,力求找到根源原因。

  • DevOps的由来

    Flickr公司的约翰·阿尔斯帕瓦和保罗·哈蒙德在2009年Velocity技术大会关于开发速率的一场演讲,“一天十次部署”,是2009年前后兴起的DevOps运动的一部分,提倡开发和IT运维通力协作,在完成高频率部署的同时,提高生产环境的可靠性、稳定性、灵敏性和安全性。2009年一天十次部署就算很快了,但现在只能算平均水平,2012年亚马逊公司宣布,他们平均每天能开展23000个部署。

    公司

    部署频率

    交付周期

    Amazon

    23000次/天

    分钟

    Google

    5500次/天

    分钟

    NetFlix

    500次/天

    分钟

    Facebook

    1次/天

    小时

    Twitter

    3次/周

    小时

    一般企业

    1次/9个月

    月、季度

    Wikipedia上说,有以下几方面因素可能促使一个组织引入DevOps

    • 使用敏捷或其他软件开发过程与方法
    • 业务负责人要求加快产品交付的速率 (新兴技术趋势,例如云计算、移动应用、大数据和社交媒体)
    • 虚拟化和云计算基础设施(可能来自内部或外部供应商)日益普遍
    • 数据中心自动化技术和配置管理工具的普及
    • 传统的管理方式导致“烟囱式自动化”,从而造成开发与运维之间的鸿沟

通过加大部署/发布频度来撬动整个交付过程

以应用部署自动化作为切入点,由部署自动化,往前倒逼测试自动化、构建自动化;进一步往前,配置管理、变更管理是基础要求;再往前,业务需求与敏捷计划同步关联,通过短周期迭代交付与反馈,加强业务与开发的协作沟通。

同样的,往后端与运维衔接,更小、更频繁的变更,需要让开发人员更多地控制生产环境,更多地以应用程序为中心来理解基础设施;需要定义简洁明了的流程,并尽可能地实现自动化,从而在完成高频率部署的同时,提高生产环境的可适应性。与此同时,可靠性、稳定性、弹性和安全性也同时提升。

由此也促成了开发与运维的协作,通过不断缩减批量规模,实现快速工作流,确保了部署环境时刻准备就绪,按需投产。频繁的发布、意味着每次发布包含的变化更少,每次部署不会对生产系统造成巨大影响,应用程序会以平滑的速率逐渐生长,逐步协调和弥合开发与运维之间的技能鸿沟和沟通鸿沟。

DevOps要实现:自动化、标准化、配置化

  • 自动化:全面自动化,构建、部署、测试、升级、扩展、维护、数据卫生、监测、安全和策略管理。通过自动化,倒逼团队高效沟通,倒逼流程规范;自动化手段确保部署任务的可重复性、减少部署出错的可能性。
  • 标准化:(流程,环境,配置)基础环境标准化,运行环境标准化,应用环境标准化/多样化。
  • 配置化:通过配置,尽量避免代码,通过功能开关或者参数设置,来支持A/B testing、灰度发布。

DevOps与云

DevOps要支持云,虚拟化与云技术可以带来DevOps要求的标准化以及自动化。

  • 环境标准化

    无论是针对基础设施还是运行时环境都要求环境标准化,并把这些环境投入开发、QA和IT运维的日常使用,这样就能消除大部分在部署流程中因为差异而导致的问题。不仅应该拿出可部署的代码,还应该拥有部署这些代码的确切环境,并在版本控制中一并控制与检查。

  • 混合云下的DevOps诉求

    在云的场景下,如何利用虚拟化、容器等技术加速环境的创建以及标准化,如何通过自动化的方式加快环境搭建,如何在On-Prem、私有云、公有云,不同厂商不同类型的云的混合模式下,统一流程,统一DevOps的用户感受。

    同时,由应用层的自动化部署,同样可以发现Infrastructure层、Runtime层的问题,虚拟化与云的技术也与DevOps相辅相成,相得益彰。

  • 华为云DevCloud服务

    DevCloud提供软件开发全生命周期的云端DevOps工具链,帮助团队真正实现自动化,标准化,配置化。

    DevCloud提供基于Git的版本控制系统,不只将代码版本化,而是版本化管理一切与环境有关的配置。

    可自定义的自动化部署流水线,提交代码自动触发,帮助团队实现持续交付,为团队带来自动化,标准化。

      

DevOps实践

  • 不做什么比做什么更重要:相比起向系统中投入更多的工作,将无用的工作剔出系统更为重要;无用的工作、无用的项目、无用的产品,排优先级,筛选出哪些是真正重要的工作。
  • 运维参与研发评审:常见的现象是,运维人员很少被邀请参与架构决策或代码评审,开发代码是否会影响运维环境前期无人知晓,需要让运维人员参与架构评审,从运维角度提出对系统的要求。
  • 非功能性需求同样重要:偿还技术上的债务。每个人都像重视功能性要求一样重视非功能性要求QoS(质量、稳定性、可维护性、持续性、可扩展性、可管理性、安全性、可操作性),非功能性需求对于实现业务目标同等重要,要把非功能性需求设计到产品当中。
  • 整体协作:产品所有者、开发部、QA、IT运维部以及信息安全部通力协作,帮助彼此乃至整个企业取得胜利。
  • 质量为先:上游团队不再给下游团队造成麻烦,开发部将20%的时间用于帮助确保工作顺利的通过整个价值流,加快自动化测试,改进部署基础架构,并确保所有应用程序建立有用的产品遥测。
  • 基础架构即代码(Infrastructure as a Code)
    • 把创建和部署流程自动化,把基础架构当成代码一样对待。
    • 各套环境之间,代码版本、运行时、环境配置需要匹配。
    • 需要将基础环境配置化、版本化管理。
  • 运维服务化:DevOps会让开发部门承担更多的代码部署和维持服务水平的责任,要求把许多IT运维任务转变为自助服务。
  • 版本化一切(Versionlize Everything):应该把所有东西都进行版本控制,不只是代码,而是创建环境所需的每一样东西。
  • ITIL:为了适应DevOps更短的交付周期和更高的部署频率,ITIL流程的很多方面都需要自动化,特别是变更、配置和发布流程等。
  • 云计算:有效的利用云技术,可以为开发和测试人员动态设置基础架构资源,快速获得测试环境。
  • 针对类生产系统进行开发和测试 (环境的标准化),利用可重复的可靠流程进行部署,监控并验证运维质量;
  • 放大反馈回路:快速反馈回路,防止问题代码进入生产环节,并且让代码能够迅速部署投产,从而迅速发现并修复任何产品问题。(编写代码时,单元测试、集成测试、验收测试一直在类生产环境运行,不断确认,代码和环境将会按照预先设定的运行,并且总是处于可部署状态)

      

DevOps与精益、敏捷

DevOps是基于敏捷与精益原则的方法。DevOps是软件开发生命周期(SDLC)从瀑布式到敏捷再到精益的发展。

DevOps超越了敏捷,它的关注点是从SDLC中移除浪费。通常情况下,发现浪费或者瓶颈的形式包括:不一致的环境、人工的构建和部署流程、差的质量、IT部门之间缺少沟通和理解、频繁的中断和等待、部分完成的工作、额外的功能、任务切换等。

DevOps强调流水线,交付管道,与传统生产与制造业有着千丝万缕的联系。

DevOps实施中,可以借鉴精益理论中的很多思想,例如:降低批量规模、减少半成品、缩短并增强反馈回路、价值流图分析、时间线分析、消除浪费,以及敏捷中持续集成、持续测试、持续交付、持续监控、A/B测试、灰度发布、滚动更新等。

三步工作法

目前行业中通常采用三步工作法以实现DevOps:

  • 第一工作法:帮助理解在工作从开发移向IT运维时该如何建立快速工作流

    从开发到IT运维再到客户的整个自左向右的工作流。为了使流量最大化,需要小的批量规模和工作间隔,绝不让缺陷流向下游工作重心,并且不断为了整体目标(相对于开发功能完成度、测试发现/修复比率或运维有效性等局部目标)进行优化。

    必要的做法是:看板、持续构建、集成以及部署,按需创建环境,严控半成品,以及构建起能够顺利变更的安全系统和组织。

  • 第二工作法:如何缩短以及放大反馈环路,从而在源头解决质量问题。

    价值流各阶段自右向左的快速持续反馈流,放大其效益以确保防治问题再次发生,或者更快的发现和修复问题。这样我们就能在所需支出获取或潜入知识,从源头上保证质量。

    必要的做法是:

    • 在部署管道中的构建和测试失败时“停止生产线”。
    • 日复一日的持续改进日常工作。
    • 创建快速的自动化测试套装软件,以确保代码总是处于可部署的状态。
    • 在开发和IT运维之间建立共同的目标和共同解决问题的机制。
    • 建立普遍的产品遥测技术,让每个人都知道,代码和环境是否在按照设定运行,以及是否达到了客户的目标。
  • 第三工作法:如何建立文化,技能鼓励碳酸,从失败中吸取教训,又能理解反复的时间是精通工作的先决条件。

    创造公司文化,带动两种风气的形成:不断创世,这需要承担风险并从成功和失败中吸取经验教训;理解重复和练习是熟练掌握的前提。不断加压,从而强化习惯并加以改进。(系统里要经常出些故障,长此以往,再遇到困难就没原来那么痛苦了。)

    必要的做法是:营造一种勇于创新、敢于保险以及高信任度的文化,把至少20%的开发和IT运维周期规划给非功能性需求,并不断鼓励进行改进。

KPI与度量

为了促进DevOps战略,调整绩效考核和激励机制是必要的,按各自为政的KPI考核只会造成部门之间的隔阂,只根据敲出代码的生产力来奖励开发人员,或者根据基础设施的可靠性来奖励运维人员,什么都无法改变;围绕业务系统而不是职责来组织工作,这就是DevOps打破IT分组壁垒的寓意。 团队一起协作,共同为他们的应用和系统负责。

以下是部分度量参考:

  • 开发应用所花费的最高时间(开发速率)
  • 失败部署的百分比(部署成功率)
  • 客户产生了多少问题(客户接受度)
  • 故障恢复的平均时间(团队解决故障的能力)
  • 用户数(用户欢迎度)

本文从DevOps的起源、定义、过程、要求、实践等角度对DevOps进行了解读,希望通过本文的内容,大家可以对DevOps产生自己的理解,活学活用,总结出适合自己的,能够落地实施的DevOps解决方案。

  

本文参考资料:

  • 《凤凰项目:一个IT运维的传奇故事》
  • 百度百科

  

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