Hệ thống xây dựng dựa trên nhiệm vụ

Báo cáo vấn đề Xem nguồn Nightly · 7.3 · 7.2 · 7.1 · 7.0 · 6.5

Trang này trình bày về các hệ thống xây dựng dựa trên tác vụ, cách hoạt động của các hệ thống này và một số vấn đề có thể xảy ra với các hệ thống dựa trên tác vụ. Sau tập lệnh shell, hệ thống xây dựng dựa trên tác vụ là bước phát triển logic tiếp theo của quá trình xây dựng.

Tìm hiểu về các hệ thống xây dựng dựa trên nhiệm vụ

Trong hệ thống xây dựng dựa trên tác vụ, đơn vị công việc cơ bản là tác vụ. Một tác vụ là một tập lệnh có thể thực thi bất kỳ loại logic nào, còn tác vụ sẽ chỉ định tác vụ dưới dạng phần phụ thuộc phải chạy trước chúng. Hầu hết các hệ thống xây dựng chính đang được sử dụng hiện nay, chẳng hạn như Ant, Maven, Gradle, Grunt và Rake, đều dựa trên nhiệm vụ. Thay vì tập lệnh shell, hầu hết các hệ thống xây dựng hiện đại đều yêu cầu kỹ sư tạo tệp bản dựng mô tả cách thực hiện quá trình tạo bản dựng.

Hãy lấy ví dụ này từ Hướng dẫn sử dụng Kiến trúc:

<project name="MyProject" default="dist" basedir=".">
   <description>
     simple example build file
   </description>
   <!-- set global properties for this build -->
   <property name="src" location="src"/>
   <property name="build" location="build"/>
   <property name="dist" location="dist"/>

   <target name="init">
     <!-- Create the time stamp -->
     <tstamp/>
     <!-- Create the build directory structure used by compile -->
     <mkdir dir="${build}"/>
   </target>
   <target name="compile" depends="init"
       description="compile the source">
     <!-- Compile the Java code from ${src} into ${build} -->
     <javac srcdir="${src}" destdir="${build}"/>
   </target>
   <target name="dist" depends="compile"
       description="generate the distribution">
     <!-- Create the distribution directory -->
     <mkdir dir="${dist}/lib"/>
     <!-- Put everything in ${build} into the MyProject-${DSTAMP}.jar file -->
     <jar jarfile="${dist}/lib/MyProject-${DSTAMP}.jar" basedir="${build}"/>
   </target>
   <target name="clean"
       description="clean up">
     <!-- Delete the ${build} and ${dist} directory trees -->
     <delete dir="${build}"/>
     <delete dir="${dist}"/>
   </target>
</project>

Tệp buildfile được viết bằng XML và xác định một số siêu dữ liệu đơn giản về bản dựng cùng với danh sách các tác vụ (thẻ <target> trong XML). (Kiến sử dụng từ target để biểu thị một công việc và sử dụng từ công việc để chỉ lệnh.) Mỗi nhiệm vụ sẽ thực thi một danh sách các lệnh khả thi do Ant xác định, Thao tác này bao gồm việc tạo và xoá các thư mục, chạy javac và tạo một tệp JAR. Tập hợp các lệnh này có thể được mở rộng bằng phương thức do người dùng cung cấp trình bổ trợ để bao gồm mọi loại logic. Mỗi công việc cũng có thể xác định các công việc mà nó phụ thuộc vào thông qua thuộc tính phụ thuộc. Các phần phụ thuộc này tạo thành một biểu đồ không tuần hoàn, như trong Hình 1.

Hình 1. Một đồ thị không chu trình thể hiện các phần phụ thuộc

Người dùng thực hiện bản dựng bằng cách cung cấp nhiệm vụ cho công cụ dòng lệnh của Ant. Ví dụ: khi người dùng nhập ant dist, Ant sẽ thực hiện các bước sau:

Tải một tệp có tên build.xml trong thư mục hiện tại và phân tích cú pháp tệp đó thành tạo cấu trúc biểu đồ như trong Hình 1.
Tìm tác vụ có tên dist đã được cung cấp trên dòng lệnh và phát hiện ra rằng nó có một phần phụ thuộc vào tác vụ có tên là compile.
Tìm tác vụ có tên compile và phát hiện tác vụ này có một phần phụ thuộc trên tác vụ có tên init.
Tìm tác vụ có tên init và phát hiện tác vụ này không có phần phụ thuộc.
Thực thi các lệnh được xác định trong tác vụ init.
Thực thi các lệnh được xác định trong tác vụ compile, với điều kiện là tất cả phần phụ thuộc của tác vụ đó đã được chạy.
Thực thi các lệnh được xác định trong tác vụ dist dựa trên tất cả các lệnh đó các phần phụ thuộc của tác vụ đã được chạy.

Cuối cùng, mã do Ant thực thi khi chạy tác vụ dist sẽ tương đương vào tập lệnh shell sau đây:

./createTimestamp.sh
mkdir build/
javac src/* -d build/
mkdir -p dist/lib/
jar cf dist/lib/MyProject-$(date --iso-8601).jar build/*

Khi cú pháp bị xoá, tệp bản dựng và tập lệnh bản dựng thực sự không quá khác biệt. Nhưng chúng tôi đã thu được nhiều lợi ích từ việc này. Chúng ta có thể tạo các tệp bản dựng mới trong các thư mục khác và liên kết chúng với nhau. Chúng ta có thể dễ dàng thêm các tác vụ mới phụ thuộc vào các tác vụ hiện có theo cách tuỳ ý và phức tạp. T4 chỉ cần chuyển tên của một công việc vào công cụ dòng lệnh ant và công cụ này xác định mọi thứ cần chạy.

Ant là một phần mềm phần mềm cũ, được phát hành lần đầu vào năm 2000. Các công cụ khác như Maven và Gradle đã cải thiện Ant trong những năm qua và về cơ bản đã thay thế nó bằng cách thêm các tính năng như tự động quản lý các phần phụ thuộc và cú pháp rõ ràng hơn mà không cần XML. Tuy nhiên, bản chất của những quảng cáo này hệ thống vẫn giữ nguyên: chúng cho phép kỹ sư viết tập lệnh bản dựng theo theo nguyên tắc và theo mô-đun thành các nhiệm vụ, đồng thời cung cấp các công cụ để thực hiện các nhiệm vụ đó cũng như quản lý các phần phụ thuộc.

Mặt tối của hệ thống xây dựng dựa trên tác vụ

Về cơ bản, các công cụ này cho phép kỹ sư xác định bất kỳ tập lệnh nào dưới dạng một tác vụ, vì vậy, các công cụ này cực kỳ mạnh mẽ, cho phép bạn làm được hầu hết mọi việc mà bạn có thể tưởng tượng. Tuy nhiên, sức mạnh đó cũng đi kèm với những hạn chế và hệ thống xây dựng dựa trên tác vụ có thể trở nên khó sử dụng khi tập lệnh bản dựng của chúng trở nên phức tạp hơn. Vấn đề với các hệ thống như vậy là cuối cùng chúng lại cấp quá nhiều quyền cho kỹ sư và không đủ quyền cho hệ thống. Vì hệ thống không biết các tập lệnh đang làm gì, nên hiệu suất bị ảnh hưởng, vì hệ thống phải rất thận trọng trong cách lập lịch và thực thi các bước xây dựng. Và hệ thống không có cách nào để xác nhận rằng mỗi tập lệnh đang thực hiện đúng chức năng của nó, vì vậy, các tập lệnh có xu hướng trở nên phức tạp hơn và cuối cùng lại là một vấn đề khác cần gỡ lỗi.

Khó khăn khi chạy song song các bước xây dựng

Các máy trạm phát triển hiện đại khá mạnh mẽ, với nhiều nhân có thể thực thi song song một số bước xây dựng. Tuy nhiên, các hệ thống dựa trên nhiệm vụ thường không thể thực thi song song quá trình thực thi tác vụ, ngay cả khi có vẻ như chúng đáng ra có thể. Giả sử tác vụ A phụ thuộc vào tác vụ B và C. Vì nhiệm vụ B và C không phụ thuộc lẫn nhau, liệu có an toàn khi chạy đồng thời hai định dạng này không để hệ thống có thể chuyển sang tác vụ A nhanh hơn? Có thể, nếu họ không chạm vào bất kỳ cùng một tài nguyên. Nhưng có thể không – có thể cả hai đều sử dụng cùng một tệp để theo dõi trạng thái và việc chạy đồng thời các tệp đó sẽ gây ra xung đột. Nhìn chung, hệ thống không có cách nào để biết được điều này, vì vậy, hệ thống phải chấp nhận rủi ro về những xung đột này (dẫn đến các vấn đề về bản dựng hiếm gặp nhưng rất khó gỡ lỗi) hoặc phải hạn chế toàn bộ bản dựng chạy trên một luồng trong một quy trình. Đây có thể là sự lãng phí lớn của một cỗ máy phát triển mạnh mẽ và nó hoàn toàn sẽ loại trừ khả năng phân phối bản dựng trên nhiều máy.

Khó tạo bản dựng tăng dần

Một hệ thống xây dựng tốt cho phép các kỹ sư tạo các bản dựng gia tăng đáng tin cậy, chẳng hạn như một thay đổi nhỏ không yêu cầu phải tạo lại toàn bộ cơ sở mã từ đầu. Điều này đặc biệt quan trọng nếu hệ thống xây dựng bị chậm và không thể chạy song song các bước xây dựng vì những lý do nêu trên. Nhưng thật không may, hệ thống xây dựng dựa trên tác vụ cũng gặp khó khăn ở đây. Vì công việc có thể làm bất cứ việc gì, nói chung không có cách nào để kiểm tra xem việc đó đã được thực hiện hay chưa. Nhiều việc cần làm chỉ cần lấy một tập hợp các tệp nguồn và chạy một trình biên dịch để tạo một tập hợp binaries; do đó, các tệp này không cần chạy lại nếu các tệp nguồn cơ bản chưa thay đổi. Tuy nhiên, nếu không có thông tin bổ sung thì hệ thống sẽ không thể nói như vậy chắc chắn – có thể nhiệm vụ sẽ tải xuống một tệp có thể đã thay đổi hoặc có thể ghi dấu thời gian có thể khác nhau trong mỗi lần chạy. Để đảm bảo tính chính xác, hệ thống thường phải chạy lại mọi tác vụ trong mỗi bản dựng. Một số hệ thống xây dựng cố gắng bật các bản dựng gia tăng bằng cách cho phép kỹ sư chỉ định các điều kiện cần chạy lại một tác vụ. Đôi khi, việc này là khả thi, nhưng thường thì đây là một vấn đề phức tạp hơn nhiều so với vẻ bề ngoài. Ví dụ: trong các ngôn ngữ giống như C++ cho phép các tệp được đưa trực tiếp vào tệp khác, không thể xác định toàn bộ tập hợp tệp phải được theo dõi để biết các thay đổi mà không cần phân tích cú pháp nguồn đầu vào. Các kỹ sư thường sử dụng lối tắt và những lối tắt này có thể dẫn đến các vấn đề hiếm gặp và khó chịu, trong đó kết quả của một tác vụ được sử dụng lại ngay cả khi không nên. Khi điều này xảy ra thường xuyên, các kỹ sư sẽ có thói quen chạy sạch trước mỗi bản dựng để có trạng thái mới, hoàn toàn không đạt được mục đích ban đầu là có một bản dựng gia tăng. Việc xác định thời điểm cần chạy lại một tác vụ là một việc rất tinh tế và là công việc mà máy móc xử lý tốt hơn con người.

Khó duy trì và gỡ lỗi tập lệnh

Cuối cùng, các tập lệnh bản dựng do hệ thống bản dựng dựa trên tác vụ áp đặt thường rất khó sử dụng. Mặc dù chúng thường nhận được ít sự giám sát hơn, nhưng các tập lệnh bản dựng là những đoạn mã giống như hệ thống đang được xây dựng và là nơi dễ dàng để lỗi ẩn đi. Sau đây là một số ví dụ về lỗi rất thường gặp khi làm việc với hệ thống xây dựng dựa trên tác vụ:

Tác vụ A phụ thuộc vào tác vụ B để tạo một tệp cụ thể làm đầu ra. Chủ sở hữu của tác vụ B không nhận ra rằng các tác vụ khác phụ thuộc vào tác vụ này, vì vậy, họ thay đổi tác vụ này để tạo ra đầu ra ở một vị trí khác. Bạn không thể phát hiện điều này cho đến khi có người cố gắng chạy tác vụ A và nhận thấy tác vụ đó không thành công.
Nhiệm vụ A phụ thuộc vào nhiệm vụ B, phụ thuộc vào nhiệm vụ C, tức là tạo một tệp cụ thể dưới dạng đầu ra mà tác vụ A cần. Chủ sở hữu của việc cần làm B quyết định rằng nó không cần phụ thuộc vào tác vụ C nữa, điều này dẫn đến nhiệm vụ A sẽ không thành công mặc dù nhiệm vụ B không quan tâm đến nhiệm vụ C!
Nhà phát triển của một tác vụ mới vô tình đưa ra giả định về máy đang chạy tác vụ, chẳng hạn như vị trí của một công cụ hoặc giá trị của các biến môi trường cụ thể. Tác vụ hoạt động trên máy của họ nhưng không thành công mỗi khi một nhà phát triển khác thử.
Một tác vụ chứa một thành phần không xác định, chẳng hạn như tải tệp xuống từ Internet hoặc thêm dấu thời gian vào một bản dựng. Giờ đây, mọi người sẽ có thể có kết quả khác nhau mỗi khi chúng chạy bản dựng, tức là không phải lúc nào các kỹ sư cũng có thể tái tạo và khắc phục thất bại của nhau hoặc lỗi xảy ra trên hệ thống xây dựng tự động.
Các tác vụ có nhiều phần phụ thuộc có thể tạo ra tình huống tương tranh. Nếu tác vụ A phụ thuộc vào cả công việc B và công việc C, và công việc B và C đều sửa đổi như nhau thì công việc A sẽ nhận được kết quả khác tuỳ thuộc vào công việc nào trong số các công việc B và C kết thúc trước tiên.

Không có cách chung nào để giải quyết những vấn đề về hiệu suất, độ chính xác hoặc các vấn đề về khả năng bảo trì trong khung dựa trên nhiệm vụ được nêu tại đây. Rất lâu vì các kỹ sư có thể viết mã tuỳ ý chạy trong quá trình tạo bản dựng, nên hệ thống không thể có đủ thông tin để luôn có thể chạy các bản dựng một cách nhanh chóng và chính xác. Để giải quyết vấn đề này, chúng ta cần lấy một số quyền ra khỏi tay kỹ sư và đưa quyền đó trở lại hệ thống, đồng thời tái cấu trúc vai trò của hệ thống không phải là chạy tác vụ mà là tạo cấu phần phần mềm.

Phương pháp này đã dẫn đến việc tạo ra các hệ thống xây dựng dựa trên cấu phần phần mềm, chẳng hạn như Blaze và Bazel.