Was ist CI/CD? Continuous Integration und Continuous Delivery erklärt

Was verbirgt sich hinter den Begriffen CI/CD, CI/CD Pipeline, CI/CD Tools und DevOps? In diesem Artikel erhältst du eine umfassende Erklärung aller Begriffe, Konzepte und Technologien, die du im Zusammenhang mit CI/CD verstehen musst.

Die Google-Trend-Daten lügen nicht: Der Suchbegriff „CI/CD“ erlebt einen regelrechten Boom.

In der heutigen Softwareentwicklung sind Begriffe wie „CI/CD“ und „DevOps“ allgegenwärtig. Aber was bedeuten sie eigentlich und warum sind sie so wichtig? Was steckt hinter diesem Trend, und wie kann er die Softwareentwicklung revolutionieren?

Was ist CI/CD?

Continuous Integration (CI) und Continuous Delivery (CD) sind zwei Schlüsselkonzepte der modernen Softwareentwicklung. Sie bilden die Grundlage für eine effiziente und qualitativ hochwertige Softwarebereitstellung. Werfen wir einen Blick auf die Definitionen dieser Begriffe. Wenn du noch nie etwas von CI/CD gehört hast, werden dir diese Definitionen ziemlich abstrakt vorkommen. Aber keine Sorge, im Laufe des Artikels sollten sich alle deine Fragen klären.

Was ist DevOps?

CI/CD stehen in engem Zusammenhang. Dabei ist DevOps eine Kultur und Praxis, die darauf abzielt, die Zusammenarbeit und Kommunikation zwischen den Entwicklungsteams (Development) und den Betriebsteams (Operations) einer Organisation zu verbessern. Das Hauptziel von DevOps besteht darin, den Softwareentwicklungs- und -bereitstellungsprozess zu optimieren, um eine schnellere und zuverlässigere Softwarebereitstellung zu ermöglichen.

Die traditionelle Herangehensweise an Softwareentwicklung und IT-Betrieb kann oft zu Silos führen, in denen Entwickler und Betrieb getrennt voneinander arbeiten und unterschiedliche Ziele verfolgen. Dies kann zu Verzögerungen bei der Bereitstellung, Qualitätsproblemen und Konflikten führen. DevOps zielt darauf ab, diese Trennung aufzubrechen und eine enge Zusammenarbeit zwischen den Teams zu fördern. Dazu werden unter anderem CI/CD Pipelines und Tools verwendet.

Was ist eine CI/CD Pipeline?

Eine CI/CD Pipeline, manchmal auch als DevOps Pipeline bezeichnet, ist ein wesentlicher Bestandteil moderner Softwareentwicklung und DevOps-Praktiken. Sie stellt eine automatisierte Abfolge von Schritten dar, die die CI/CD-Prozesse von Software ermöglicht. Diese Pipelines sind das Herzstück eines effizienten Softwareentwicklungs- und -bereitstellungsworkflows. Der Aufbau einer solchen CI/CD Pipeline ist in der nachfolgenden Grafik beispielhaft dargestellt.

Die CI/CD Pipeline ist ein automatisierter Workflow, der den gesamten Lebenszyklus der Softwareentwicklung von der Code-Änderung bis zur Bereitstellung in der Produktion abdeckt. Die wichtigsten Komponenten und Schritte einer typischen CI/CD-Pipeline sind:

1. Sourcecode: Dies ist der Ausgangspunkt der CI/CD Pipeline, wo die Entwickler ihren Code in einem Versionskontrollsystem wie Git verwalten. Codeänderungen erfolgen hier in Form von Commits, die den Entwicklungsprozess üblicherweise über Webhooks triggern.
2. Build: Nachdem die Codeänderungen im Repository gespeichert wurden, wird die Build-Phase gestartet. In dieser Phase wird der Code in eine ausführbare Form gebracht. Das kann das Bauen von Container Images (z.B. Docker), das Kompilieren von Java-Code oder das Bauen eines JavaScript Frontends (z.B. Vue.js) sein.
3. Test: In diesem Schritt werden automatisierte Tests durchgeführt, um sicherzustellen, dass der Code funktionsfähig ist und keine unerwarteten Fehler enthält. Diese Tests können verschiedene Arten umfassen, wie z.B. Unit-Tests, Integrationstests und Akzeptanztests.
4. Manual review: Falls erforderlich, kann eine manuelle Überprüfung hinzugefügt werden, um sicherzustellen, dass alle qualitativen Anforderungen erfüllt sind. Dieser Schritt ermöglicht es Entwicklern oder dem QA-Team (Quality Assurance = Qualitätssicherung), den Code und die Funktionalität zu überprüfen und sicherzustellen, dass sie den Erwartungen entsprechen.
5. Deploy: In der letzten Phase wird die Software automatisch oder manuell in der Zielumgebung bereitgestellt. Dies kann die Bereitstellung in Testumgebungen, Staging-Umgebungen oder sogar in der Produktionsumgebung umfassen, je nach Anforderungen und Konfiguration der CI/CD Pipeline.

Eine CI/CD Pipeline kann jedoch auch ganz anders aufgebaut sein, als soeben dargestellt. Beispielsweise können nach dem Deployment noch weitere Tests ausgeführt werden und danach noch ein Deployment erfolgen. Das wird z.B. dann genutzt, wenn es eine Test- und eine Produktivumgebung gibt. Hier sind deiner Kreativität bzw. den Anforderungen an das Projekt keine Grenzen gesetzt.

Insgesamt ist die CI/CD Pipeline eine zentrale Komponente für die Umsetzung von DevOps-Praktiken und ein wesentlicher Bestandteil moderner Softwareentwicklungsteams, die Wert auf Effizienz, Qualität und Agilität legen.

Continuous Delivery vs. Continuous Deployment

Continuous Delivery und Continuous Deployment sind zwei eng miteinander verbundene Begriffe. Beide Konzepte sind entscheidend für die Automatisierung und Beschleunigung des Softwarebereitstellungsprozesses. Es gibt jedoch wichtige Unterschiede zwischen ihnen.

Continuous Delivery (in mancher Literatur auch mit CDE abgekürzt) beinhaltet die automatische Bereitstellung von Software in der Produktionsumgebung, nachdem sie den Entwicklungs-, Test- und Qualitätskontrollprozess erfolgreich durchlaufen hat. Die Bereitstellung in der Produktionsumgebung erfolgt jedoch nicht automatisch. Beim CD ist ein manuelles Eingreifen erforderlich, um die Software tatsächlich in Produktion zu bringen. Dies ermöglicht eine letzte Überprüfung und Freigabe durch die Verantwortlichen.

Im Gegensatz dazu bedeutet Continuous Deployment, dass jede Code-Änderung, die den Entwicklungsprozess und die Tests erfolgreich durchlaufen hat, automatisch und ohne manuelle Eingriffe in der Produktionsumgebung bereitgestellt wird. Beim Continuous Deployment wird der gesamte Bereitstellungsprozess vollständig automatisiert, und die Software ist in der Regel innerhalb von Minuten oder Stunden nach dem Commit produktiv.

Die Anwendungsbereiche sowie die Vor- und Nachteile dieser Ansätze variieren je nach den Anforderungen und Zielen einer Organisation. Continuous Delivery eignet sich besonders für Szenarien, in denen eine sorgfältige Prüfung und Freigabe der Software in der Produktionsumgebung erforderlich ist, beispielsweise bei Anwendungen mit hohen Sicherheits- oder Compliance-Anforderungen. Es bietet Kontrolle über den Zeitpunkt der Bereitstellung und ermöglicht manuelle Überprüfungen, um unerwartete Probleme in der Produktion zu vermeiden. Continuous Deployment hingegen ist ideal für Umgebungen, in denen häufige Updates und schnelle Reaktionen auf Änderungen erforderlich sind. Es beschleunigt den Bereitstellungsprozess erheblich und ermöglicht die Bereitstellung neuer Funktionen und Fehlerkorrekturen nahezu in Echtzeit. Dies führt zu kürzeren Markteinführungszeiten und erhöht die Agilität. Allerdings kann Continuous Deployment in Umgebungen mit strengen Compliance-Anforderungen oder sensiblen Daten weniger geeignet sein, da die automatisierte Bereitstellung weniger Kontrolle bietet.

Ein praktisches Beispiel für Continuous Delivery könnte ein Finanzunternehmen sein, das eine Online-Banking-Plattform betreibt. Neue Softwareversionen werden automatisch in einer Testumgebung bereitgestellt, wo sie ausgiebig getestet werden. Nach erfolgreicher Überprüfung durch QA-Teams wird die Software manuell in die Produktion überführt, um sicherzustellen, dass Finanztransaktionen sicher und fehlerfrei abgewickelt werden. Ein Beispiel für Continuous Deployment wäre ein E-Commerce-Unternehmen, das Continuous Deployment für seine Website einsetzt. Jede Codeänderung, die die Tests erfolgreich durchläuft, wird automatisch in die Produktion übernommen. Dies ermöglicht es dem Unternehmen, neue Funktionen schnell zu implementieren und auf Kundenfeedback zu reagieren, um die Benutzererfahrung kontinuierlich zu verbessern.

Vorteile von CI/CD

Die Implementierung einer CI/CD Pipeline in der Softwareentwicklung bietet eine Reihe von Vorteilen, die den Entwicklungsprozess erheblich verbessern. Hier sind einige der wichtigsten Vorteile von CI/CD:

1. Effizienzsteigerung in der Entwicklung:
   • CI/CD automatisiert den Build-, Test- und Deployment-Prozess, wodurch menschliche Fehler minimiert werden und den Entwicklern mehr Zeit für das Schreiben von Code bleibt.
   • Die schnellere Integration von Codeänderungen in den Hauptcodezweig (meist master oder main Branch) beschleunigt den Entwicklungszyklus und ermöglicht es Teams, schneller auf Kundenanforderungen zu reagieren.
2. Höhere Qualität und Zuverlässigkeit der Software:
   • CI stellt sicher, dass Code-Änderungen sofort auf Fehler und Konflikte überprüft werden, was die Qualität des Codes insgesamt verbessert.
   • Automatisierte Tests in der CI/CD Pipeline erkennen Fehler frühzeitig, so dass sie behoben werden können, bevor sie sich auf die Produktionsumgebung auswirken.
3. Schnellere Markteinführung:
   • Die Automatisierung von Deployment und Test ermöglicht eine schnellere Markteinführung von Produkten und Funktionen, da neue Versionen der Software problemlos in Produktion gebracht werden können.
   • Agile Entwicklungsmethoden können effektiver eingesetzt werden, da neue Funktionen in kürzeren Iterationen bereitgestellt werden können.
4. Skalierbarkeit und Flexibilität:
   • CI/CD Pipelines sind skalierbar und können an die Bedürfnisse und Anforderungen von Projekten jeder Größe angepasst werden.
   • Unterschiedliche Entwicklungsumgebungen und Infrastrukturen können unterstützt werden.
5. Automatische Compliance und Sicherheit:
   • CI/CD ermöglicht die Integration von Sicherheits- und Compliance-Prüfungen in den Bereitstellungsprozess, um sicherzustellen, dass die Software den Anforderungen entspricht.
   • Richtlinien und Sicherheitsprüfungen können automatisch überwacht und durchgesetzt werden.

Obwohl CI/CD Pipelines viele Vorteile bieten, können sie auch einige Nachteile mit sich bringen, darunter die mögliche Komplexität bei der Einrichtung und Wartung der CI/CD Pipelines sowie die Notwendigkeit, sicherzustellen, dass automatisierte Tests und Überprüfungen angemessen konfiguriert sind, um eine reibungslose Bereitstellung zu gewährleisten. Aus diesem Grund gibt es auf diesem Blog noch weitere Artikel und Tutorials zum Thema DevOps.

Was sind CI/CD Tools und welches sollte ich nutzen?

Es gibt eine Vielzahl von CI/CD-Tools auf dem Markt. Hier findest du einen kurzen Überblick über diese Tools und einige Auswahlkriterien, die dir bei der Entscheidung für das richtige Tool helfen können.

Übersicht bekannter CI/CD-Tools

• Jenkins: Jenkins ist eines der bekanntesten und am weitesten verbreiteten Open Source CI/CD-Tools. Es bietet ein hohes Maß an Flexibilität und Anpassbarkeit, um komplexe CI/CD Pipelines zu erstellen. Jenkins verfügt über eine große Community und eine breite Palette an Plugins, um nahezu jede Anforderung abzudecken.
• Travis CI: Travis CI ist ein gehostetes CI/CD-Tool, das auf einfache und schnelle Integration spezialisiert ist. Es eignet sich besonders für Open Source Projekte und bietet eine einfache Konfiguration über eine .travis.yml Datei im Repository.
• CircleCI: CircleCI ist eine Cloud-basierte CI/CD-Plattform, die sich auf Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit konzentriert. Sie bietet die Möglichkeit, Builds in Containern auszuführen und eignet sich gut für Projekte mit komplexen Abhängigkeiten.
• GitLab CI/CD: GitLab CI/CD ist eng in die GitLab Plattform integriert und bietet eine nahtlose CI/CD Erfahrung. Es bietet native Unterstützung für Container Orchestrierung und Kubernetes.
• Argo Workflows: Argo Workflows ist ein Open-Source-Workflow-Manager, der speziell für Kubernetes- und Container-Umgebungen entwickelt wurde.
• GitHub Actions: GitHub Actions ist eine Integration von CI/CD-Funktionen direkt in die GitHub-Plattform. Das ermöglicht eine einfache Automatisierung von Workflows und eine unkomplizierte Einbindung in GitHub-Repositorys. Erfahre hier, wie du eine CI/CD Pipeline mit GitHub Actions und Plesk aufsetzt.
• Azure DevOps: Azure DevOps ist eine umfangreiche Entwicklungsplattform von Microsoft, die auch CI/CD-Funktionen bereitstellt. Es erleichtert die nahtlose Integration in Azure-Services.
• AWS CodePipeline: AWS CodePipeline ist ein gehosteter CI/CD-Service von Amazon Web Services (AWS), der die Automatisierung von Build- und Bereitstellungsprozessen in AWS-Umgebungen ermöglicht.
• AWS CodeCatalyst: AWS CodeCatalyst ist das neue umfangreiche CI/CD-Tool von AWS, welches vorgefertigte Templates und zahlreiche Projektmanagement Tools vereint.
• TeamCity: TeamCity ist ein von JetBrains entwickeltes CI/CD-Tool, das sich durch seine Benutzerfreundlichkeit und Integration in Entwicklungsumgebungen wie IntelliJ IDEA auszeichnet.
• Bamboo: Bamboo ist ein CI/CD-Tool von Atlassian und bietet eine enge Integration mit anderen Atlassian-Produkten wie Jira und Bitbucket.

Auswahlkriterien für das richtige Werkzeug

Die Wahl des richtigen CI/CD-Werkzeugs hängt von den individuellen Anforderungen des Projekts ab. Hier sind einige Auswahlkriterien, die bei der Entscheidung helfen können:

• Skalierbarkeit: Wenn dein Projekt wächst, musst du sicherstellen, dass das gewählte Tool mit dem erhöhten Arbeitsaufkommen umgehen kann.
• Integration: Prüfe, wie gut sich das Tool in deine bestehenden Entwicklungs- und Deployment-Workflows integrieren lässt. Die Integration mit deinem Versionskontrollsystem und anderen Entwicklungswerkzeugen ist entscheidend.
• Server-Umgebung: Einige Tools wie AWS CodePipeline laufen in AWS und können nur schwierig in andere Umgebungen wie Google Cloud deployen.
• Benutzerfreundlichkeit: Die Benutzerfreundlichkeit des Tools und die Möglichkeit, schnell eine Pipeline zu konfigurieren, können den Entwicklungsprozess erheblich beschleunigen.
• Kosten: Berücksichtige die Kosten, insbesondere wenn du ein gehostetes CI/CD-Tool wie AWS CodePipeline oder Azure DevOps verwendest. Viele Anbieter bieten auch kostenfreie Kontingente an, die für viele Use Cases ausreichen.

Fazit: CI/CD

CI/CD Pipelines sind nicht nur Werkzeuge, sondern die treibende Kraft hinter der Transformation der Softwareentwicklung. Durch die Automatisierung von Code-Integration, kontinuierlichem Testen und nahtloser Bereitstellung ermöglichen sie eine schnellere Entwicklung, kürzere Release-Zyklen und eine beschleunigte Markteinführung von Softwareprodukten. Die Bedeutung von CI/CD für moderne Unternehmen ist unumstritten. Sie geht über die Automatisierung hinaus und fördert eine Kultur der Zusammenarbeit und der kontinuierlichen Verbesserung. Entwickler, Qualitätssicherung und Betriebsteams arbeiten zusammen, um qualitativ hochwertige Software zu entwickeln, die den Anforderungen des Marktes gerecht wird.

Im Hinblick auf zukünftige Entwicklungen wird erwartet, dass CI/CD noch stärker in den Mittelpunkt rücken wird. Die Integration von Sicherheits- und Compliance-Tests wird an Bedeutung gewinnen, da Cybersicherheit eine zunehmende Herausforderung darstellt. Ebenso wird der Einsatz von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen dazu beitragen, die Effizienz von CI/CD Pipelines zu steigern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass CI/CD nicht nur ein Werkzeug ist, sondern einen Paradigmenwechsel in der Softwareentwicklung darstellt. Es ermöglicht Unternehmen, agiler zu werden, Produkte schneller auf den Markt zu bringen und gleichzeitig die Qualität zu steigern. Organisationen, die CI/CD erfolgreich implementieren, sind besser gerüstet, um in einer digitalen Welt erfolgreich zu sein und innovative Lösungen anzubieten.