Hệ thống xây dựng dựa trên nhiệm vụ

Nightly · 9.0 · 8.6 · 8.5 · 8.4 · 8.3 · 8.2 · 7.7

Trang này trình bày về hệ thống xây dựng dựa trên tác vụ, cách hoạt động của hệ thống này và một số vấn đề phức tạp có thể xảy ra với hệ thống dựa trên tác vụ. Sau tập lệnh shell, hệ thống xây dựng dựa trên tác vụ là bước phát triển hợp lý 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 là phần phụ thuộc phải chạy trước 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 xem ví dụ này trong hướng dẫn sử dụng Ant:

<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 để biểu thị task và sử dụng từ task để tham chiếu đến commands.) Mỗi tác vụ thực thi một danh sách các lệnh có thể có do Ant xác định, trong đó bao gồm việc tạo và xoá thư mục, chạy javac và tạo tệp JAR. Người dùng có thể mở rộng tập hợp lệnh này 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 thông qua thuộc tính depends. Các phần phụ thuộc này tạo thành một biểu đồ không có chu kỳ, như trong Hình 1.

Hình 1. Biểu đồ không có chu kỳ cho thấy các phần phụ thuộc

Người dùng thực hiện bản dựng bằng cách cung cấp các 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.xml trong 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 dist được cung cấp trên dòng lệnh và phát hiện thấy tác vụ đó phụ thuộc vào tác vụ có tên compile.
Tìm tác vụ có tên compile và phát hiện thấy tác vụ đó phụ thuộc vào tác vụ có tên init.
Tìm tác vụ có tên init và phát hiện thấy tác vụ đó 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 khi tất cả các phần phụ thuộc của tác vụ đó đã được chạy.
Thực thi các lệnh được xác định trong tác vụ dist khi tất cả các phần phụ thuộc của tác vụ đó đã được chạy.

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

./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 loại bỏ, tệp bản dựng và tập lệnh bản dựng thực sự không khác nhau nhiều. Nhưng chúng ta đã đạt được rất nhiều điều bằng cách này. Chúng ta có thể tạo 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 những cách tuỳ ý và phức tạp. Chúng ta chỉ cần truyền tên của một tác vụ duy nhất cho 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 Ant bằng cách thêm các tính năng như quản lý tự động 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 giống nhau: chúng cho phép kỹ sư viết tập lệnh bản dựng theo cách có 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 chúng.

Mặt tối của hệ thống xây dựng dựa trên tác vụ

Vì các công cụ này về cơ bản cho phép kỹ sư xác định bất kỳ tập lệnh nào là một tác vụ, nên chúng cực kỳ mạnh mẽ, cho phép bạn thực hiện hầu hết mọi thứ mà bạn có thể tưởng tượng với chúng. Tuy nhiên, sức mạnh đó 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 chúng thực sự trao quá nhiều quyền cho kỹ sư và không đủ quyền cho hệ thống. Vì hệ thống không biết tập lệnh đang làm gì, nên hiệu suất bị ảnh hưởng vì hệ thống phải rất thận trọng trong cách lên 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 những gì cần làm, vì vậy, tập lệnh có xu hướng trở nên phức tạp và cuối cùng trở thành một thứ khác cần gỡ lỗi.

Khó khăn trong việc song song hoá các bước xây dựng

Máy trạm phát triển hiện đại khá mạnh mẽ, với nhiều lõi mà có khả năng thực thi song song một số bước xây dựng. Tuy nhiên, hệ thống dựa trên tác vụ thường không thể song song hoá việc thực thi tác vụ ngay cả khi có vẻ như chúng có thể. Giả sử tác vụ A phụ thuộc vào tác vụ B và C. Vì tác vụ B và C không phụ thuộc vào nhau, nên có an toàn khi chạy chúng cùng lúc để hệ thống có thể nhanh chóng chuyển sang tác vụ A không? Có thể, nếu chúng không chạm vào bất kỳ tài nguyên nào giống nhau. Nhưng có thể không – có lẽ cả hai đều sử dụng cùng một tệp để theo dõi trạng thái của chúng và việc chạy chúng cùng lúc sẽ gây ra xung đột. Nói chung, hệ thống không có cách nào để biết, vì vậy, hệ thống phải mạo hiểm 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 duy nhất trong một quy trình duy nhất. Điều này có thể gây lãng phí rất nhiều cho một máy phát triển mạnh mẽ và hoàn toàn loại bỏ khả năng phân phối bản dựng trên nhiều máy.

Khó khăn trong việc thực hiện bản dựng tăng dần

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

Khó khăn trong việc duy trì và gỡ lỗi tập lệnh

Cuối cùng, tập lệnh bản dựng do hệ thống xây dựng dựa trên tác vụ áp đặt thường rất khó sử dụng. Mặc dù thường ít được xem xét kỹ lưỡng hơn, nhưng tập lệnh bản dựng là mã giống như hệ thống đang được xây dựng và là nơi dễ dàng để lỗi ẩn. Dưới đây là một số ví dụ về các lỗi rất phổ biến 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 tác vụ B không nhận ra rằng các tác vụ khác dựa vào tác vụ này, vì vậy, họ thay đổi tác vụ này để tạo đầu ra ở một vị trí khác. Không thể phát hiện điều này cho đến khi ai đó cố gắng chạy tác vụ A và thấy rằng 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 tác vụ B quyết định rằng tác vụ này không cần phụ thuộc vào tác vụ C nữa, điều này khiến tác vụ A không thành công mặc dù tác vụ B hoàn toàn không quan tâm đến tác 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 bất cứ khi nào nhà phát triển khác thử.
Một tác vụ chứa một thành phần không xác định, chẳng hạn như tải xuống một tệp từ Internet hoặc thêm dấu thời gian vào bản dựng. Giờ đây, mọi người có thể nhận được kết quả khác nhau mỗi khi chạy bản dựng, nghĩa là kỹ sư sẽ 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.
Các tác vụ có nhiều phần phụ thuộc có thể tạo ra tình trạng tranh chấp. Nếu tác vụ A phụ thuộc vào cả tác vụ B và tác vụ C, đồng thời cả 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 tác vụ B hay C hoàn thành trước.

Không có cách nào để giải quyết các vấn đề về hiệu suất, tính chính xác hoặc khả năng duy trì này trong khuôn khổ dựa trên tác vụ được trình bày ở đây. Miễn là kỹ sư có thể viết mã tuỳ ý chạy trong quá trình xây dựng, hệ thống không thể có đủ thông tin để luôn có thể chạy bản dựng một cách nhanh chóng và chính xác. Để giải quyết vấn đề này, chúng ta cần lấy lại một số quyền từ tay kỹ sư và trao lại cho hệ thống, đồng thời tái cấu trúc vai trò của hệ thống không phải là chạy tác vụ mà là tạo ra cấu phần phần mềm.

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

Hệ thống xây dựng dựa trên nhiệm vụ Sử dụng bộ sưu tập để sắp xếp ngăn nắp các trang Lưu và phân loại nội dung dựa trên lựa chọn ưu tiên của bạn.