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 các tập lệnh shell, các hệ thống xây dựng dựa trên tác vụ là sự phát triển logic tiếp theo của quy trình xây dựng.
Tìm hiểu về hệ thống xây dựng dựa trên tác vụ
Trong hệ thống xây dựng dựa trên tác vụ, đơn vị công việc cơ bản là tác vụ. Mỗi tác vụ là một tập lệnh có thể thực thi bất kỳ loại logic nào và các tác vụ chỉ định các tác vụ khác dưới dạng phần phụ thuộc phải chạy trước các tác vụ đó. 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 tác 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 bản dựng.
Hãy lấy ví dụ sau đây trong Hướng dẫn sử dụng Kiến thức:
<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="${dist}"/>
</target>
</project>
Tệp bản dựng được viết bằng XML và xác định một số siêu dữ liệu đơn giản về bản dựng cùng với danh sách tác vụ (thẻ <target> trong XML). (Ant sử dụng từ target (mục tiêu) để biểu thị một task (tác vụ) và sử dụng từ task (tác vụ) để tham chiếu đến commands (lệnh).) Mỗi tác vụ sẽ thực thi một danh sách các lệnh mà Ant có thể xác định, bao gồm cả việc tạo và xoá thư mục, chạy javac và tạo tệp JAR. Nhóm lệnh này có thể được mở rộng bằng các trình bổ trợ do người dùng cung cấp để bao gồm mọi loại logic. Mỗi tác vụ cũng có thể xác định các tác vụ mà tác vụ đó phụ thuộc vào thông qua thuộc tính depends. Các phần phụ thuộc này tạo thành một biểu đồ không tuần hoàn, như trong Hình 1.
Hình 1. Biểu đồ không tuần hoàn cho thấy các phần phụ thuộc
Người dùng thực hiện bản dựng bằng cách cung cấp tác vụ cho công cụ dòng lệnh của Ant. Ví dụ: khi người dùng nhập ant dist, Ant sẽ thực hiện các bước sau:
- Tải một tệp có tên
build.xmltrong thư mục hiện tại và phân tích cú pháp tệp đó để tạo cấu trúc biểu đồ như trong Hình 1. - Tìm tác vụ có tên
distđược cung cấp trên dòng lệnh và phát hiện tác vụ này có phần phụ thuộc trên tác vụ có têncompile. - Tìm tác vụ có tên
compilevà phát hiện tác vụ này có phần phụ thuộc trên tác vụ có têninit. - Tìm tác vụ có tên
initvà phát hiện tác vụ này không có phần phụ thuộc. - Thực thi các lệnh được xác định trong tác vụ
init. - Thực thi các lệnh được xác định trong tác vụ
compile, với điều kiện là tất cả phần phụ thuộc của tác vụ đó đã được chạy. - Thực thi các lệnh được xác định trong tác vụ
distvì tất cả phần phụ thuộc của tác vụ đó đều đã được chạy.
Cuối cùng, mã do Ant thực thi khi chạy tác vụ dist tương đương với tập lệnh shell sau:
./createTimestamp.shmkdir build/javac src/* -d build/mkdir -p dist/lib/jar cf dist/lib/MyProject-$(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 các tệp đó 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. Chúng ta chỉ cần truyền tên của một tác vụ duy nhất vào công cụ dòng lệnh ant và công cụ này sẽ xác định mọi thứ cần chạy.
Ant là một 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 công cụ này bằng cách thêm các tính năng như tự động quản lý các phần phụ thuộc bên ngoài và cú pháp rõ ràng hơn mà không cần XML. Tuy nhiên, bản chất của các hệ thống mới hơn này vẫn không thay đổi: chúng cho phép kỹ sư viết tập lệnh bản dựng theo cách nguyên tắc và mô-đun dưới dạng tác vụ, đồng thời cung cấp các công cụ để thực thi các tác vụ đó và quản lý các phần phụ thuộc giữa các tác vụ.
Mặt đen tối của các hệ thống xây dựng dựa trên nhiệm 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 trở nên phức tạp hơn. Vấn đề với các hệ thống như vậy là chúng thực sự cung cấp cho các kỹ sư quá nhiều năng lượng và không đủ năng lượng cho hệ thống. Vì hệ thống không biết tập lệnh đang làm gì nên hiệu suất sẽ bị ảnh hưởng, vì hệ thống phải rất thận trọng trong cách lên lịch và thực thi các bước xây dựng. Và không có cách nào để hệ thống xác nhận rằng mỗi tập lệnh đang hoạt động đúng cách, vì vậy, các tập lệnh có xu hướng ngày càng phức tạp và trở thành một thứ khác cần được 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 tác vụ thường không thể thực thi tác vụ song song ngay cả khi có vẻ như chúng có thể thực hiện được. Giả sử công việc A phụ thuộc vào công việc B và C. Vì tác vụ B và C không phụ thuộc lẫn nhau, nên có an toàn khi chạy các tác vụ này cùng lúc để hệ thống có thể chuyển sang tác vụ A nhanh hơn không? Có thể, nếu các tệp đó không chạm vào bất kỳ tài nguyên nào giống nhau. 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. Điều này có thể gây lãng phí rất lớn cho máy tính mạnh của nhà phát triển và hoàn toàn 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 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 tiếc là các hệ thống xây dựng dựa trên tác vụ cũng gặp khó khăn ở đây. Vì các tác vụ có thể làm bất cứ điều gì, nên nói chung, không có cách nào để kiểm tra xem các tác vụ đó đã được thực hiện hay chưa. Nhiều tác vụ chỉ cần lấy một tập hợp các tệp nguồn và chạy một trình biên dịch để tạo một tập hợp các tệp nhị phân; do đó, bạn không cần chạy lại các tệp này nếu các tệp nguồn cơ bản không thay đổi. Tuy nhiên, nếu không có thông tin bổ sung thì hệ thống không thể nói chắc chắn điều này – có thể tác vụ tải một tệp có thể đã thay đổi xuống, hoặc có thể tác vụ ghi một dấu thời gian 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 hỗ trợ các bản dựng tăng dần bằng cách cho phép kỹ sư chỉ định các điều kiện cần chạy lại một tác vụ. Đôi khi điều này khả thi, nhưng thường là một vấn đề phức tạp hơn nhiều so với những gì bạn nghĩ. Ví dụ: trong các ngôn ngữ như C++ cho phép các tệp được đưa vào trực tiếp bởi các tệp khác, bạn không thể xác định toàn bộ tập hợp tệp cần được theo dõi để tìm thay đổi mà không phân tích cú pháp các 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 thường xuyên xảy ra, các kỹ sư có thói quen chạy sạch trước mỗi bản dựng để có trạng thái mới, hoàn toàn huỷ bỏ mục đích tạo bản dựng tăng dần ngay từ đầu. Việc xác định thời điểm cần chạy lại một tác vụ là việc cần làm tinh tế đến mức đáng ngạc nhiên. Công việc này do máy học xử lý hiệu quả 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 thường ít được kiểm tra kỹ lưỡng hơn, nhưng tập lệnh bản dựng cũng là mã giống như hệ thống đang được tạo và là nơi dễ ẩn lỗi. 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.
- Tác vụ A phụ thuộc vào tác vụ B, tác vụ B phụ thuộc vào tác vụ C, tác vụ C đang tạo một tệp cụ thể làm đầu ra mà tác vụ A cần. Chủ sở hữu của nhiệm vụ B quyết định rằng không cần phụ thuộc vào nhiệm vụ C nữa, điều này khiến nhiệm vụ A không thành công mặc dù nhiệm vụ B hoàn toàn 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 có thể nhận được kết quả khác nhau mỗi khi chạy bản dựng, nghĩa là các kỹ sư không phải lúc nào cũng có thể tái tạo và khắc phục lỗi của nhau hoặc lỗi xảy ra trên hệ thống xây dựng tự động.
- Những tác vụ có nhiều phần phụ thuộc có thể tạo ra điều kiện tranh đấu. Nếu tác vụ A phụ thuộc vào cả tác vụ B và tác vụ C, đồng thời tác vụ B và C đều sửa đổi cùng một tệp, thì tác vụ A sẽ nhận được kết quả khác nhau tuỳ thuộc vào việc tác vụ B hay C hoàn tất trước.
Không có cách chung để giải quyết các vấn đề về hiệu suất, độ chính xác hoặc khả năng bảo trì trong khung dựa trên tác vụ được trình bày ở đây. Do các kỹ sư có thể viết mã tuỳ ý chạy trong quá trình tạo bản dựng, thì hệ thống sẽ không thể có đủ thông tin để luôn 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.