طرأت تطورات كثيرة منذ أن أصبح مصطلح DevOps شائعًا في عالم تقنية المعلومات. ونظرًا لكثرة المصادر المفتوحة في هذا المجال، فمن المفيد الاطلاع على نشأة هذا المصطلح وأهميته في المهن التقنية.
سنلقي الضوء في مقالنا هذا على مفهوم تخصص DevOps وأهميته، ونستعرض أساليبه، وأطر عمله، وأدواته.
ما هو تخصص DevOps
لا يوجد تعريف واحد لمصطلح DevOps، لكن يمكن أن نعُدّه إطار عمل يضمن التعاون بين فرق التطوير Development المسؤولة عن كتابة الشيفرة البرمجية للتطبيق، وفرق العمليات Operations المسؤولة عن نشر الشيفرات والبرامج في بيئات الإنتاج بسرعة وبطريقة مؤتمتة Automated وقابلة للتكرار أي يمكن تشغيلها عدة مرات دون مشكلات.
ومصطلح DevOps هو دمج لكلمتي تطوير Development وعمليات Operations. وهو تقنية مهمة جدًا تساعد على زيادة سرعة تسليم التطبيقات والخدمات، وتتيح للمؤسسات خدمة عملائها بكفاءة أعلى، وتزيد قدرتها على المنافسة في السوق.
يركّز منهج DevOps على نشر ثقافة التوافق بين فرق التطوير وفرق تقنية المعلومات وتحسين التواصل والتعاون بينهما، ويولد تطبيق ممارسات DevOps في المؤسسة قيمة مستمرة للعملاء، ويعتمد على ثلاث ركائز أساسية هي الأشخاص People، والعمليات Processes، والأدوات Tools. فالأشخاص هم الذين يقومون بالعمل، والعمليات هي الطريقة التي ينجز بها العمل، أما الأدوات فهي البرامج التي تساعد على تنفيذ العمل بشكل أسرع وأسهل من خلال الأتمتة والتي سنوضحها بمزيد من التفصيل لاحقًا.
يزيد تطبيق ممارسات DevOps من قدرة المؤسسات على تقديم حلول برمجية عالية الجودة بوتيرة سريعة، وذلك من خلال أتمتة جميع العمليات الخاصة بتطبيق أو منتج ما، بدءًا من إنشائه، وحتى نشره إلى المستخدمين.
التحديات التي يواجهها فريق التطوير
يكون المطورون متحمسين عادةً ومستعدين لتبني أساليب وتقنيات جديدة لحل المشكلات، لكنهم قد يواجهون التحديات التالية:
- يخلق السوق التنافسي ضغطًا كبيرًا على المطورين لتسليم المشروع في الوقت المحدد
- يجب على المطورين الالتزام بجعل الشيفرة البرمجية جاهزة ومناسبة لبيئات الإنتاج وتطبيق المميزات الجديدة
- يتعين على فريق التطوير وضع عدة توقعات قبل نشر التطبيق بسبب طول دورة إصدار التطبيقات، لذا يستغرق حل المشكلات التي تحدث أثناء النشر مزيدًا من الوقت في بيئات الإنتاج أو في مرحلة التهيئة الأخيرة قبل النشر Staging Environment.
التحديات التي يواجهها فريق العمليات
فريق العمليات هو المسؤول عن تشغيل التطبيقات بشكل مستقر وآمن على الخوادم أو الخدمات السحابية، وضمان أن تعمل التطبيقات كما ينبغي بعد نشرها للمستخدمين النهائيين، ويركّز هذا الفريق على استقرار وموثوقية الخدمات التقنية. ولذلك نجدهم يهتمون بإجراء تغييرات على الموارد أو التقنيات أو الأساليب المتبعة لتحقيق استقرار التطبيقات، وقد يواجهون التحديات التالية:
- إدارة التنافس على الموارد، وتوفير موارد كافية عند زيادة الطلب عليها
- التعامل مع عمليات إعادة تصميم البنية التحتية للتطبيق وإجراء التعديلات المطلوبة لتنفيذ التطبيق في بيئة الإنتاج
- تشخيص المشكلات التي قد تظهر في بيئة الإنتاج، وحلّها بصورة منفصلة بعد نشر التطبيق
كيف تعالج منهجية DevOps تحديات فريقي التطوير والعمليات
بدلًا من إطلاق ميزات كثيرة للتطبيق في وقت واحد، تحاول الشركات طرح عدد صغير من الميزات لعملائها من خلال سلسلة من تكرارات الإصدار Release Iterations، ولهذا الأمر عدة مزايا، مثل تحقيق جودة أعلى للبرامج، والحصول على تقييمات العملاء بصورة أسرع وهذا يضمن رضاهم.
ولتحقيق هذه الأهداف يجب على الشركات تحقيق التالي:
- تقليل احتمالية فشل الإصدارات الجديدة بجعل كل تحديث أصغر وأسهل في الاختبار
- زيادة وتيرة النشر عن طريق إطلاق نسخ محدثة بوتيرة أسرع وبشكل منتظم
- تقصير وقت التعافي MTTR في حال حدوث خلل بعد نشر إصدار جديد، لتعود الخدمة لطبيعتها بسرعة
- تسريع وقت التسليم Lead Time، أي تقليل المدة بين اكتشاف المشكلة وإطلاق الإصلاح الخاص بها
تحقق منهجية DevOps كل هذه الأهداف، وتساعدنا على تحقيق التسليم السلس للمشاريع والتطبيقات. لذا تتبنى المؤسسات منهجية DevOps لتحقق مستويات من الأداء لم تكن ممكنة قبل بضع سنوات إذ يمكنها من خلالها نشر عشرات أو مئات أو حتى آلاف من التحديثات يوميًا، إلى جانب توفير موثوقية واستقرار وأمان على مستوى عالٍ.
يهتم نهج DevOps بمعالجة مجموعة متنوعة من المشكلات التي تنتج عن المنهجيات السابقة، بما في ذلك:
- مشكلة عمل فرق التطوير والتشغيل بصورة منفصلة عن بعضهم
- مشكلة إنجاز مرحلتي الاختبار والنشر كلّ على حدة بعد انتهاء مرحلتي التصميم والبناء، وذلك يتطلب وقتًا أطول من دورات البناء
- مشكلة قضاء أعضاء الفريق وقتًا طويلًا في الاختبار والنشر والتصميم بدلًا من التركيز على إنشاء خدمات للأعمال
- مشكلة حدوث أخطاء الإنتاج عند النشر اليدوي للكود
- مشكلة عمل فرق التطوير والعمليات وفق جداول زمنية منفصلة وغير متزامنة، مما يسبب تأخيرات إضافية في العمل
مقارنة بين منهجية أجايل Agile و DevOps وتقنية Waterfall التقليدية
تُقارَن DevOps مع المنهجيات الأخرى في مجال تقنية المعلومات، ولا سيّما منهجيّتي أجايل Agile والشلال Waterfall.
تتكون أجايل Agile من مجموعة من المبادئ والقيم والأساليب المُتّبعة لإنتاج البرمجيات. فمثلًا، إن أردنا تحويل فكرة إلى برنامج، فيمكننا الاستفادة من مبادئ وقيم أجايل، لكن هذا البرنامج قد يعمل فقط في بيئة التطوير أو الاختبار، لذا سنحتاج إلى طريقة لنقل البرنامج بسرعة وتكرار إلى بيئة الإنتاج بطريقة بسيطة وآمنة، والطريقة هي استخدام أدوات وتقنيات DevOps؛ إذ تركّز منهجية أجايل لتطوير البرمجيات على عمليات التطوير، عكس منهجية DevOps المسؤولة عن التطوير والنشر بطريقة أكثر أمانًا وموثوقية.
والآن لنقارن بين منهجية الشلال أو تدفق المياه Waterfall التقليدية ومنهجية DevOps لفهم الفوائد التي تقدمها DevOps. سنفترض أن لدينا السيناريو التالي:
لدينا تطبيق سيُشغَّل بعد أربعة أسابيع، واكتملت عملية كتابة الشيفرة بنسبة 85%، وبدأت عملية شراء الخوادم التي ستُرفع الشيفرة البرمجية عليها.
يوضّح الجدول التالي الفروقات بين تطبيق المنهجيتين في هذه الحالة:
| النهج التقليدي | نهج DevOps |
|---|---|
| يعمل فريق التطوير على الاختبار بعد تقديم طلب لشراء الخوادم الجديدة، ويعمل فريق العمليات على تجهيز الأعمال الورقية اللازم لنشر البنية التحتية | بعد تقديم طلب شراء الخوادم، يعمل فريق التطوير والعمليات معًا على العمليات والأوراق اللازمة لإعداد الخوادم الجديدة. ويؤدي هذا إلى فهم أفضل لمتطلبات البنية التحتية |
| لا تكون المعلومات المتعّلقة بتجاوز الفشل والتكرار ومواقع مراكز البيانات، ومتطلبات التخزين دقيقة بسبب عدم توفر مدخلات من فريق التطوير الذي لديه معرفة عميقة بالتطبيق | المعلومات المتعّلقة بتجاوز الفشل والتكرار والتعافي من الكوارث ومواقع مراكز البيانات ومتطلبات التخزين معروفة وصحيحة بسبب مدخلات فريق التطوير |
| لا يعلم فريق العمليات بالتقدم الذي أحرزه فريق التطوير، إذ يضع فريق العمليات خطة مراقبة بناءً على فهمهم | يطّلع فريق العمليات على تقدم فريق التطوير، ويتعاون الفريقان في وضع خطة مراقبة تلبي احتياجات تقنية المعلومات والأعمال. ويستخدمون أدوات مراقبة أداء التطبيقيات APM Tools |
| يؤدي اختبار التحميل Load Test قبل إتاحة التطبيق للعموم إلى تعطل التطبيق، مما يؤدي إلى تأخير إصداره | يؤدي اختبار التحميل قبل إتاحة التطبيق إلى بطء التطبيق. يُصلَح فريق التطوير الاختناقات بسرعة، ويُصدَر التطبيق في الوقت المحدد |
دورة حياة المشاريع في DevOps
سنستعرض فيما يلي بعض الممارسات الشائعة في منهجية DevOps.
التخطيط المستمر Continuous Planning
يعتمد التخطيط المستمر على مبادئ تطوير البرمجيات المرن lean للعمل بخطوات صغيرة، وذلك من خلال تحديد الموارد والنتائج اللازمة لاختبار قيم العمل أو رؤيته، والتكيف باستمرار، وقياس التقدم، والتعلم من احتياجات العملاء، وتعديل العمل بسرعة وفقًا للحاجة وتحديث خطة العمل.
التطوير التعاوني Collaborative Development
تتيح عملية التطوير التعاوني Collaborative Development إمكانية التعاون بين الفريق التجاري وفريق التطوير وفريق الاختبار المنتشرين في مناطق مختلفة لتقديم برامج ذات جودة عالية باستمرار، ويتضمن ذلك تطوير منصات متعددة، ودعم البرمجة متعددة اللغات، وإنشاء قصص المستخدمين، ووضع الأفكار، وإدارة دورة حياة المشروع.
يشتمل التطوير التعاوني على عملية التكامل المستمر، مما يعزز دمج الشيفرة البرمجية Code Integration بتكرار، ويؤدي ذلك إلى تحديد مشكلات التكامل في وقت مبكر من دورة الحياة التطبيق حيث يكون إصلاحها أسهل، ويُخفّض جهد التكامل الإجمالي من خلال الآراء والتقييمات المستمرة، لأن المشروع يُظهر تقدمًا مستمرًا ومثبتًا.
الاختبار المستمر Continuous Testing
يؤدي الاختبار المستمر إلى تقليل تكلفة الاختبار ومساعد فرق التطوير على تحقيق التوازن بين سرعة الإنجاز والجودة، كما يزيل اختناقات الاختبار Testing Bottlenecks من خلال الخدمات الافتراضية ويبسط إنشاء بيئات اختبار افتراضية يمكن مشاركتها ونشرها وتحديثها بسهولة عند تغيير الأنظمة.
تخفّض هذه الميزات تكلفة توفير بيئات الاختبار وصيانتها، وتقصّر المدة اللازمة لإتمام دورات الاختبار من خلال إتاحة اختبار التكامل في وقت مبكر من دورة حياة المشروع.
الإصدار المستمر Continuous Release والنشر المستمر Continuous Deployment
يوفر الإصدار والنشر المستمران خطوط إنتاج مستمرة تعمل على أتمتة العمليات الرئيسية، ويقللان من العمليات اليدوية وأوقات انتظار إتاحة الموارد وكمية العمل، وذلك من خلال تفعيل خاصيّة النشر بضغطة زر، مما يتيح زيادة عدد الإصدارات وتقليل الأخطاء.
تلعب الأتمتة دورًا رئيسيًا في ضمان إصدار البرنامج بتكرار وموثوقية؛ إذ إن أحد الأهداف الرئيسية هو أتمتة العمليات اليدوية مثل عملية بناء التطبيقات والانحدار Regression والنشر وتوفير البنية التحتية.
ويتطلب هذا إدارة إصدارات الشيفرة المصدرية، مثل استخدام البرامج النصية لأتمتة عمليات الاختبار والنشر، وأتمتة إعدادات التطبيقات والبنية التحتية، والمكتبات والحزم التي يعتمد عليها التطبيق؛ إذ تُعدّ القدرة على الاستعلام عن حالة جميع البيئات عاملًا مهمًا.
المراقبة المستمرة Continuous Monitoring
توفر المراقبة المستمرة إمكانية إعداد التقارير على مستوى المؤسسة، ويساعد ذلك فرق التطوير على الإطلاع على أداء التطبيقات ومدى توفرها في بيئة الإنتاج، قبل نشرها.
تُعَدّ التقييمات والآراء Feedback التي توفرها المراقبة المستمرة في مراحل مبكّرة ذات أهمية كبيرة في خفض الأخطاء وتوجيه المشاريع في الاتجاه الصحيح. وغالبًا ما تتضمن هذه المرحلة أدوات المراقبة التي تكشف عن المقاييس المتعلقة بأداء التطبيق.
المراجعة والتقييم والتحسين Optimization
توفر التقييمات والآراء المستمرة Continuous Feedback من العملاء وسائل مساعدة لتحليل تجربتهم للتطبيق وتحديد النقاط التي يجب تحسينها. ويمكن إتاحتهما قبل الإنتاج وبعده لزيادة الاستفادة إلى أقصى حد وضمان إتمام مزيد من المعاملات بنجاح إذ يُتيح ذلك معرفة السبب الجذري للمشكلات التي يواجهها العملاء، والتي تؤثر على السلوك من جهة، وعلى العمل من جهة أخرى.
فوائد تطبيق منهجية DevOps في بيئة العمل
يؤمّن تطبيق منهجية DevOps بيئة عمل يتعاون فيها فريق التطوير وفريق إدارة البرمجيات ويعملان كفريق واحد لتحقيق أهداف مشتركة. ويتميز ذلك بتنفيذ التكامل المستمر والتسليم المستمر CI/CD، مما يتيح إصدار البرامج بسرعة وأخطاء أقل ويعود علينا بجملة من الفوائد تشمل:
- القدرة على التنبؤ بنتائج الإصدارات الجديدة: عند تطبيق ممارسات DevOps في بيئة العمل، سينخفض معدل فشل الإصدارات الجديدة للتطبيقات كثيرًا
- قابلية الصيانة: سنتمكن من استرداد التطبيق بسهولة في حالة عدم عمل الإصدار الجديد أو تعطل التطبيق
- إمكانية التكرار: فبفضل أدوات إدارة الإصدارات، سنتمكن من تتبع التغييرات بدقة والرجوع إلى إصدارات سابقة بسهولة عند الحاجة
- جودة أعلى للتطبيقات: تؤدي إدارة مشكلات البنية التحتية لتحسين جودة التطبيقات
- تقصير وقت إطلاق التطبيق: يؤدي تسليم البرامج المبسط إلى تقليل الوقت اللازم لتسليمه وتوفره في السوق بنسبة 50%
- تقليل المخاطر: وذلك عن طريق تعزيز الأمان في دورة حياة البرنامج، مما يؤدي إلى تقليل الأخطاء والعيوب التي قد تظهر
- فعالية التكلفة: تؤدي ممارسات DevOps لتخفيض تكلفة تطوير البرمجيات
- المرونة: يكون نظام البرمجيات أكثر استقرارًا وأمانًا، مع إمكانية تتبع التغييرات وتدقيقها بسهولة
- تقسيم قاعدة الشيفرات البرمجية الكبيرة لأجزاء أصغر: تتكامل ممارسات DevOps مع منهجيات أجايل، مما يساعد على تقسيم الكود لأجزاء صغيرة يسهل إدارتها واختبارها ونشرها
مبادئ DevOps
مبادئ DevOps كثيرة، وهي تتطور مع الوقت حسب احتياجات كل شركة. فبعض الشركات تضيف تغييرات خاصة بها، لكن في النهاية، تشكل هذه المبادئ طريقة عمل شاملة تساعد الفرق على التعاون بشكل أفضل، وتسليم البرامج بسرعة وجودة.
ومن أهم هذه المبادئ نذكر:
1. التطوير والاختبار في بيئة شبيهة ببيئة الإنتاج
الهدف من هذا المبدأ هو السماح لفرق التطوير وفرق ضمان الجودة Quality Assurance -أو اختصارًا QA- بتطوير البرمجيات واختبارها في بيئات قريبة من بيئات الإنتاج Production Systems، كي يعاينوا أداء التطبيقات قبل أن تصبح جاهزة للنشر.
يجب أن يتعرض التطبيق لأنظمة شبيهة بالإنتاج في وقت مبكر قدر الإمكان من دورة حياته لمعالجة الأمور التالية:
- اختبار التطبيق في بيئة قريبة من البيئة الفعلية
- السماح باختبار عمليات تسليم التطبيق والتحقق من صحته مقدمًا
- تمكين فريق العمليات من اختبار أداء البيئة عند نشر التطبيق في مرحلة مبكرة من دورة حياته وتعديل البيئة بما يناسب التطبيق
2. النشر باستخدام عمليات موثوقة وقابلة للتكرار
يسمح هذا المبدأ لفرق التطوير والعمليات بتنفيذ منهجية أجايل المرنة في تطوير البرمجيات طوال دورة حياة المشروع، إذ تُعدّ الأتمتة مهمةً لإنشاء عمليات متكررة وموثوقة ولذلك يجب على المؤسسات إنشاء خط تسليم Delivery Pipeline يتيح إمكانية النشر والاختبار المستمر والمؤتمت، مما يضمن أن كل تحديث جرى اختباره قبل أن نشره بشكل فعلي، وبالتالي تقليل مخاطر فشل النشر أثناء الإصدار الفعلي للتطبيق.
3. مراقبة الجودة التشغيلية Operational Quality
تُجيد المؤسسات مراقبة أداء التطبيقات في بيئة الإنتاج لأن لديها أدوات لمراقبة المقاييس ومؤشرات الأداء الرئيسية KPIs في الوقت الفعلي. ويُطبَق هذا المبدأ في وقت مبكر من دورة حياة التطبيق، مما يضمن أن الاختبارات الآلية تراقب السمات الوظيفية وغير الوظيفية للتطبيق في وقت مبكر.
يجب جمع مقاييس الجودة وتحليلها عند اختبار تطبيق ما ونشره، إذ يضمن ذلك كشف مشكلات التشغيل التي قد تحدث أثناء الإنتاج. ويجب جمع هذه المقاييس وصياغتها بطريقة يمكن لجميع المشاركين في المشروع ومالكي الأسهم فهمها.
4. جمع تقييمات وآراء موسعة حول التطبيق
إن أحد أهداف عمليات DevOps هو تمكين المؤسسات من التفاعل وإجراء التغييرات بسرعة أكبر. يتطلب تحقيق هذا الهدف في مجال تسليم البرمجيات جمع تقييمات وآراء Feedback مبكرة، ومن ثم التعلم بسرعة من كل إجراء.
يدعو هذا المبدأ المؤسسات إلى إنشاء قنوات اتصال تسمح لمالكي الأسهم وأصحاب المشروع بإجراء التقييمات والتصرف بناءً عليها، ومن ثم قد يعدل فريق التطوير خطط المشروع، أو قد يجري تعديلات على بيئات الإنتاج و يحسنها.
قائمة بأهم أدوات DevOps
من أهم أدوات DevOps مفتوحة المصدر في مجال تطوير البرمجيات وإدارة العمليات نذكر الآتي:
أهم أدوات عملية التطوير Development
- مرحلة التخطيط: أداة Kanboard وWekan وأنا وGitLab وTuleap و Redmine وبدائل جيرا JIRA مثل Mattermost و Roit.im و IRC.
- مرحلة كتابة الشيفرة: غيت Git و Gerrit و Bugzilla و جينكينز Jenkins.
- مرحلة بناء التطبيق: Apache Maven و Gradle و Apache Ant و Packer
- مرحلة الاختبار: JUnit و Cucumbe و Selenium و Apache JMeter
أهم أدوات عملية إدارة العمليات Operations
- مرحلة الإصدار والنشر والتشغيل: Kubernetes و Nomad و جينكينز Jenkins و Zuul و Spinnaker و Ansible و Apache ZooKeeper و etcd و Netflix Archaius و Terrafo
- مرحلة المراقبة: Prometheus و Nagios و InfluxDB و Fluentd وكما هو موضح، فقد دمجنا مرحلة التشغيل الأخيرة مع مرحلتي الإصدار والنشر بسبب تشابه أدواتها.
الخاتمة
بهذا نصل لختام مقالنا الذي وضحنا فيه منهجية DevOps التي تهدف لربط فريق تطوير التطبيقات وفريق العمليات في وحدة متماسكة، وهي منهجية ذات شعبية متزايدة تختلف عن الطرق القديمة والتقليدية المستخدمة في إدارة الأنظمة وتطوير البرمجيات حيث كانت الفرق تعمل بمعزل عن بعضها، وتشبه كما وضحنا منهجية أجايل في بعض النقاط ولكنها ليست مثلها تمامًا.
ترجمة، وبتصرّف، للمقال A beginner's guide to everything DevOps لكاتبه Sameer S Paradkar.
أفضل التعليقات
لا توجد أية تعليقات بعد
انضم إلى النقاش
يمكنك أن تنشر الآن وتسجل لاحقًا. إذا كان لديك حساب، فسجل الدخول الآن لتنشر باسم حسابك.