От Waterfall к DevOps: как изменились подходы к разработке ПО

Что такое Waterfall? Классическая Модель в Современных Реалиях

Waterfall, или водопадная модель разработки – это одна из самых ранних и известных методологий управления разработкой программного обеспечения.

В начале 1970-х годов индустрия ИТ-разработки была относительно молодой и быстро развивающейся. Проекты усложнялись, и возникла острая необходимость в упорядоченном и структурированном подходе к их разработке и управлению.

В это же время в инженерии и на производстве широко применялись линейные модели. Разработчики позаимствовали опыт других сфер и создали новое понятие – подход Waterfall. Еще одним аргументом для его создания в то время стало удобство отслеживания прогресса и прогнозирования результатов. Четкое разделение на этапы и контрольные точки помогли сделать результат более управляемым и предсказуемым, что было особенно важно для крупных и сложных проектов.

Главная особенность водопадного подхода – это фиксированная последовательность этапов разработки.

Основные этапы Waterfall

1. Составление спецификации
   Всё начинается с точного и детального описания всех функциональных и нефункциональных требований в спеке.
2. Проектирование
   После согласования требований начинается этап проектирования. Он делится на 2 уровня: высокоуровневое проектирование (создание общей архитектуры системы) и детализированное проектирование (определение всех компонентов системы и их взаимодействий). На этом этапе создаются архитектурные схемы, UML-диаграммы и другие проектные документы.
3. Разработка
   Составленная ранее проектная документация используется командой разработки для написания кода. Цель этого этапа – создать работающую версию программного обеспечения, соответствующую всем требованиям и проектным спецификациям.
4. Тестирование
   После завершения этапа разработки система проходит всестороннее тестирование продукта с целью выявить и исправить все ошибки. Это необходимо, чтобы убедиться, что система работает корректно и соответствует требованиям до ее релиза конечным пользователям. 
5. Внедрение
   Когда система прошла этап тестирования успешно, все готово к внедрению в продуктивную среду. Внедрение включает в себя установку программного обеспечения, настройку окружения и обучение пользователей.
6. Поддержка и обслуживание
   После внедрения начинается этап поддержки и обслуживания системы. Команда разработки исправляет ошибки, которые выявили пользователи или не учли тестировщики. Также, проводятся регулярные обновления.

Преимущества Waterfall

1. Структурированность
   Четко определенные этапы и их последовательность обеспечивают прозрачность процесса разработки. Каждая команда знает свои задачи и сроки их выполнения.
2. Спецификация
   Подробная документация на каждом этапе помогает в будущем при обслуживании и масштабировании системы. Также это упрощает процесс передачи проекта между командами.
3. Легкость в управлении
   Четкие этапы и контрольные точки позволяют менеджерам легко отслеживать прогресс и управлять рисками, благодаря заранее спланированной структуре.
4. Планирование
   Возможность запланировать все ресурсы, сроки и бюджет проекта.

Недостатки Waterfall

1. Модель плохо приспособлена к изменениям в требованиях. Любое изменение на поздних этапах может потребовать пересмотра всей системы.
2. Ошибки, допущенные на начальных этапах, могут быть обнаружены только на этапе тестирования, что увеличивает затраты на их исправление.
3. Все этапы должны быть завершены последовательно, затягивая релиз продукта.
4. Возможность неверного или неточного согласования требований, что приводит к несоответствию ожиданиям заказчика к конечному продукту.

Когда использовать Waterfall?

Несмотря на свои ограничения, Waterfall все еще используется некоторыми командами и показывает неплохие результаты:

1. Waterfall вполне применим, когда требования к системе ясны и маловероятно, что они изменятся в процессе разработки.
2. В отраслях, где требуются строгие стандарты и сертификация (например, медицина, авиация), Waterfall обеспечивает необходимую документацию и высокий уровень контроля.
3. Для небольших проектов с ограниченными ресурсами Waterfall может быть более целесообразным, чем гибкие методологии, требующие сложных процессов управления.

Только 29% проектов Waterfall завершаются успешно, не испытывая проблем, тогда как с Agile философией это значение возрастает до 42%. Несмотря на то, что водопад по-прежнему используется, Agile имеет более высокий показатель успеха. Только 9% Agile-проектов потерпели неудачу, а в водопаде – целых 14%.

Переход к Agile: гибкость и адаптивность

С увеличением требований к скорости и качеству выпуска программного обеспечения, стало очевидно, что Waterfall – это сильно ограниченный вариант управления, особенно для быстро масштабирующихся команд или ТНК. В начале 2000-х годов появилась методология Agile, которая принесла с собой новую философию разработки ПО. Agile ориентируется на непрерывное взаимодействие с заказчиком, быструю адаптацию к изменениям и постепенную доставку продукта.

Agile отличается от Waterfall прежде всего своими ценностями. Agile ориентирован на гибкость и обратную связь с клиентом, поэтому по мере роста проекта приоритеты могут существенно меняться.

Основная идея Agile заключается в итеративном и инкрементном подходе к разработке, что позволяет командам быстрее реагировать на изменения требований и более эффективно взаимодействовать с заказчиком. Методология Agile основывается на Манифесте Agile, который включает четыре основных ценности:

• Люди и взаимодействие важнее процессов и инструментов.
• Рабочий продукт важнее исчерпывающей документации.
• Сотрудничество с заказчиком важнее согласования условий контракта.
• Готовность к изменениям важнее следования первоначальному плану.

Для реализации этих ценностей Agile использует ряд методик и практик, таких как Scrum, Kanban и Extreme Programming (XP). Каждая из этих методик имеет свои особенности, но все они придерживаются основных принципов Agile:

1. Разработка ведется короткими итерациями (спринтами), каждая из которых длится от одной до четырех недель. В конце каждой итерации команда представляет работающий продукт или его часть, что позволяет получить обратную связь от заказчика и при необходимости внести изменения в следующий спринт.
2. Регулярные встречи с заказчиком и демонстрация промежуточных результатов позволяют лучше понимать его потребности и ожидания, а также быстро реагировать на изменения.
3. В Agile команда состоит из разных специалистов (разработчиков, тестировщиков, аналитиков), которые работают вместе. Это способствует развитию командного духа и обмену знаниями внутри команды.
4. Команды в Agile обладают высокой степенью самостоятельности и ответственности за результат. Они сами определяют, как лучше выполнить задачи и организовать свою работу.
5. Регулярно проводятся ретроспективы для постоянной корректировки и улучшения рабочего процесса.

Что такое инкрементная разработка?

Инкрементная разработка – это постепенное наращивание функциональности продукта. Каждый инкремент – это улучшение или добавление новой функции. В контексте DevOps инкрементная разработка поддерживается непрерывной доставкой (CD), обеспечивающей автоматическое развертывание проверенного кода в среды. Это позволяет быстро и безопасно вводить новые функции и улучшения, минимизируя риски и обеспечивая стабильность системы.

Поговорим про связь Agile и DevOps. Обе методологии направлены на ускорение процесса разработки и доставки ПО, повышение качества продукта и улучшение взаимодействия между командами. 

DevOps, как более обширное понятие, фокусируется на интеграции и автоматизации процессов между разработчиками и инженерами, что позволяет более эффективно и быстро выпускать обновления.

Возникновение DevOps: объединение разработки и эксплуатации

DevOps (сокращение от Development и Operations) появился как следующий этап эволюции методологий разработки. DevOps – это интеграция и автоматизация процессов между разработкой и эксплуатацией, позволяющие ускорить релиз продукта и улучшить его качество.

Подход возник из-за желания устранить традиционные пробелы в совместной работе разработчиков и операционной команды, которые приводили к сгоревшим дедлайнам, конфликтам и низкому качеству продуктов.

Основные принципы DevOps

• Культура сотрудничества
  Разработчики и инженеры работают вместе на всех этапах проекта, что позволяет лучше понимать потребности и задачи друг друга. Тесная коммуникация снижает количество недопониманий и разногласий в команде, увеличивая ее общую продуктивность и ускоряя процессы.
• Автоматизация всех процессов
• Непрерывная интеграция и непрерывная поставка (CI/CD)
  Автоматизация процесса интеграции кода и его развертывания в различные среды (тестирование, производство и др.).
• Автоматизация инфраструктуры
  Использование Ansible, Puppet или Terraform для автоматизации управления ИТ-инфраструктурой. Эти инструменты снижают зависимость системы от человеческого фактора, увеличивают масштабируемость и повторяемость процессов.
• Мониторинг и логирование
  Для улучшения надежности систем ведется постоянный мониторинг их состояния, сбор логов для анализа производительности и быстрого обнаружения проблем.

Интеграция Agile и DevOps позволяет командам достигать более высоких результатов в разработке программного обеспечения. Agile обеспечивает гибкость и адаптивность, позволяя команде быстро реагировать на изменения требований и получать регулярную обратную связь от заказчика. DevOps, в свою очередь, обеспечивает непрерывный процесс интеграции и доставки.

Пример успешной интеграции Agile и DevOps можно наблюдать в практике Continuous Integration/Continuous Deployment (CI/CD). В Agile команда работает короткими итерациями, регулярно представляя новые функции или улучшения продукта. DevOps автоматизирует процесс сборки, тестирования и развертывания этих изменений, что позволяет команде быстро и безопасно выпускать новые версии продукта. Это снижает риски, связанные с выпуском больших обновлений, и позволяет быстрее реагировать на обратную связь от пользователей.

Непрерывная доставка: наиболее современный подход к управлению разработкой

Непрерывная доставка (Continuous Delivery) – это логическое продолжение DevOps. Методология, позволяющая командам непрерывно и надежно развертывать ПО в любые среды. Основная цель CD – сделать развертывание настолько простым и рутинным, чтобы команда могла выпускать обновления в любой момент.

И, напоследок два основных принципа CD: весь процесс от написания кода до его развертывания должен быть автоматизирован, а внесенные в код изменения должны быть готовы к развертыванию в любой момент.

Преимущества CD

• Возможность выпускать изменения в продуктивную среду быстрее и чаще;
• Меньшие и частые обновления уменьшают риски за счет их разделения, тем самым облегчают управление изменениями;
• Постоянное тестирование и мониторинг обеспечивают высокое качество конечного ПО.

Недостатки CD

• Требуется надежная и масштабируемая инфраструктура для автоматизации процессов;
• Успешное внедрение CD невозможно без зрелой DevOps культуры в команде;
• Автоматизация развертывания требует строгого контроля безопасности.