GitOps چیست؟ + دلایل اهمیت ویژه آن

در این دنیای پرشتاب فناوری، هر روز شاهد خلق و تولد یک مفهوم و رویکرد جدید هستیم. مفاهیم و رویکردهایی که متولد می‌شوند تا فرآیندهای پیچیده را ساده‌تر و بهره‌ورتر کنند.

درواقع این مفاهیم را می‌توان نوعی تضمین کیفیت در روند توسعه فناوری و نرم‌افزار دانست.

یکی از این مفاهیم و رویکردها، GitOps است. این مفهوم که به فلسفه زیرساخت به‌عنوان کد (IaC) متکی است و توانسته در حوزه نرم‌افزار، انقلابی در نحوه استقرار و مدیریت برنامه‌ها ایجاد کند.

در ادامه، متوجه می‌شویم که GitOps چیست، چرا و‌ چگونه شکل گرفته است، چه مزایا و چالش‌های دارد و دلایل اهمیت ویژه‌ آن چیست؟

GitOps چیست؟

GitOps از ترکیب دو واژه‌ Git (سیستم کنترل نسخه) و Ops (عملیات اجرایی در زیرساخت‌ها و اپلیکیشن‌ها) شکل گرفته است. GitOps در واقع یک روش یا رویکرد است. روشی که برای مدیریت زیرساخت و خودکارسازی استقرار اپلیکیشن‌ها استفاده می‌شود. از Git به‌عنوان منبع اصلی حقیقت (Single Source of Truth) استفاده می‌شود. منظور از این جمله این است که:

تمام اطلاعات مهم، معتبر و قابل استناد، فقط در Git نگهداری می‌شود و هر اتفاقی باید یا آن هماهنگ شود یا از آن استخراج و حاصل شود.

GitOps چگونه کار می‌کند؟

در روش GitOps، تمام تغییرات موردنیاز در زیرساخت یا برنامه، اول به‌صورت کد در یک مخزن Git ثبت می‌شود. سپس یک کنترل‌کننده خودکار (مانند Flux یا ArgoCD) این تغییرات را با وضعیت فعلی کلاستر مقایسه می‌کند. حالا اگر نیاز بود، تغییرات را اعمال می‌کند تا سیستم به حالت تعریف‌شده در Git برسد.

تاریخچه پیدایش GitOps

اولین بار سال ۲۰۱۷ بود که اصطلاح GitOps نخستین‌بار توسط شرکت Weaveworks مطرح شد. Weaveworks در زمینه‌ طراحی ابزارهای ابری و Kubernetes فعالیت می‌کرد و در آن زمان به دنبال راهی می‌گشت تا توسعه‌دهندگان را در فرآیند مدیریت زیرساخت دخیل کند، البته بدون اینکه آنها مجبور باشند با مفاهیم پیچیده و خطرناک زیرساخت مواجه شوند. تا قبل از آن زمان، Git تنها برای مدیریت کد به‌کار می‌رفت. اما بعدها در روشی که آنها ارائه کردند به مرجعی برای تعریف وضعیت مطلوب سیستم تبدیل شد.

از سال ۲۰۱۷ تا امروز نیز GitOps خیلی سریع در میان سازمان‌ها و تیم‌های DevOps شناخته و محبوب شد؛ مخصوصا در سازمان‌هایی که از Kubernetes استفاده می‌کنند.

GitOps چه چالشی را حل می‌کند و هدفش چیست؟

پیش از اینکه شرکت Weaveworks به فکر خلق روش GitOps بیفتد، بسیاری از تیم‌ها برای اعمال تغییرات زیرساختی یا استقرار برنامه‌های خود از ابزارهایی مثل SSH، اسکریپت‌های دستی و پیکربندی‌های محلی استفاده می‌کردند. این روش‌های رایج در آن زمان مشکلات زیر را داشتند:

• تکرارپذیر نبودند.
• مستند نبودند و قابل ارجاع نبودند.
• به افراد خاصی در تیم وابسته بودند.
• خطاهای انسانی در آنها رایج بود.

پس GitOps روشی شد برای حل این مشکلات.  این روش بر سه اصل زیر تکیه دارد:

1. ایجاد اعتماد و شناخته‌شدن به‌عنوان تنها منبع حقیقت
2. خودکارسازی استقرار از طریق ابزارهای همگام‌سازی
3. بازبینی و قابلیت بازگشت با استفاده از تاریخچه Git

اجزای تشکیل دهنده GitOps

در پیاده‌سازی روش GitOps، ترکیبی از مفاهیم و ابزارها استفاده شده است که در ۴ مورد به شرح زیر می‌بینید:

1. Git

Git را ستون فقرات GitOps تعریف می‌کنیم و تمام تعریف‌های مورد نیاز بعدی مثل زیرساخت و اپلیکیشن را به‌صورت کد در مخزن Git ذخیره می‌کنیم. کدها هم می‌تواند شامل فایل‌های YAML، Helm Chart، Terraform و… باشند و‌ محدودیتی ندارند.

2. زیرساخت به‌عنوان کد (IaC)

با توجه به اینکه همه تعاریف باید به‌صورت کد در Git قرار بگیرند، پس زیرساخت را هم باید به‌صورت کد تعریف کنیم وگرنه نمی‌توانیم آن را در Git ذخیره و مدیریت کنیم. ابزارهایی مثل Terraform، Ansible و Kubernetes YAML این امکان را برای شما فراهم می‌کنند.

3. همگام‌سازی (Sync Tools)

ابزارهایی مثل ArgoCD و Flux تغییرات بین مخزن Git و محیط اجرایی ما را بررسی و به‌صورت خودکار آنها را اعمال می‌کنند.

4. Pipeline CI/CD (اختیاری)

در بسیاری از تیم‌ها، CI (تست و build) و CD (استقرار) با هم ترکیب می‌شوند. GitOps بر CD تمرکز دارد، اما با CI نیز یکپارچگی خوبی دارد.

GitOps چه تفاوتی با CI/CD سنتی دارد؟

• منبع حقیقت در GitOps، Git و در CI/CD، ابزار CI/CD است.
• تغييرات در GitOps از درون به بیرون است که به آن Pull می‌گویند، اما در CI/CD از بیرون به درون است که به آن Push می‌گویند.
• قابلیت بازگشت در GitOps بسیار بالاست اما در CI/CD با محدودیت‌هایی مواجه است.
• GitOps بسیار کمتر از CI/CD به اسکریپت متکی است.
• شفافیت GitOps از CI/CD بیشتر است.

GitOps چه تفاوتی با DevOps دارد؟

بعضی وقت‌ها GitOps را به‌اشتباه جایگزینی برای DevOps در نظر می‌گیرند. در حالی که GitOps بخشی از DevOps است. DevOps بیشتر یک فلسفه است تا یک روش با رویکرد ساده. دواپس مجوعه فرآیندهایی است که ارتباط بین تیم‌های توسعه و عملیات را بهبود می‌بخشد. GitOps یکی از الگوهای پیاده‌سازی‌ عملی برای اجرای این فلسفه است.

چرخه عمر GitOps را بشناسید

وقتی می‌خواهیم از GitOps استفاده کنیم، چرخه‌ عمری با مراحل زیر را طی می‌کنیم:

1. فایل‌های پیکربندی در Git ویرایش می‌شوند.
2. Pull Request و CodeReview انجام می‌شود.
3. Merge به شاخه اصلی (مثلاً production) انجام می‌شود.
4. کنترلر (مانند ArgoCD) تغییرات را شناسایی می‌کند.
5. تغییرات در محیط اجرا (کلاستر) اعمال می‌شوند.
6. نظارت می‌شود که وضعیت فعلی با  Git تطابق داشته باشد.

دلایل اهمیت ویژه GitOps

به دلایل زیادی GitOps در حوزه نرم‌افزار اهمیت ویژه‌ای پیدا کرده است. برخی از مهم‌ترین دلایل به شرح زیر هستند:

1. قابلیت ردیابی و بازگشت‌پذیری سریع

در GitOps، همه تغییرات به‌صورت commit ثبت می‌شوند. اگر تغییری باعث مشکل شود، کافی است به یک نسخه قبلی برگردید یعنی اصطلاحا (rollback) کنید، بدون اینکه نیاز باشد زمان خود را به بررسی سرورها یا فایل‌های پراکنده اختصاص دهید.

2. افزایش امنیت سیستم

به دلیل اینکه دسترسی‌ها در Git محدودتر و قابل کنترل‌تر از محیط‌های اجرایی هستند، امنیت کل سیستم با استفاده از این رویکرد بالا می‌رود. به‌جای اینکه دسترسی مستقیم به سرورها بدهید، تیم‌ها فقط به Git commit می‌دهند.

3. خودکارسازی کامل

در روش GitOps، از استقرار اولیه گرفته تا به‌روزرسانی‌های بعدی، همه چیز از طریق ابزارهایی مانند ArgoCD یا Flux انجام می‌شود. این موضوع باعث می‌شود خطای انسانی در سیستم کاهش یابد.

4. یکپارچگی با روش‌های مدرن توسعه

GitOps به‌طور طبیعی با کانتینر، Kubernetes و DevOps هماهنگ است. تیم‌هایی که از این فناوری‌ها استفاده می‌کنند، می‌توانند بدون اینکه در فرهنگ تیمی تغییری ایجاد کنند، GitOps را بپذیرند.

5. هم‌افزایی و بهبود همکاری تیمی

از آن‌جایی که تمام تغییرات در Git انجام می‌شوند، فرآیند pull request و code review برای زیرساخت هم قابل استفاده است. به این ترتیب، Dev و Ops به‌معنای واقعی در کنار هم قرار می‌گیرند و گ کار می‌کنند.

چطور GitOps را در سازمان پیاده‌سازی کنیم؟

برای اینکه در سازمان از GitOps استفاده کنیم،  مراحل زیر باید طی شوند:

1. بازنگری در ساختار Git

• باید مخزن کد برنامه از مخزن پیکربندی زیرساخت جدا شود.
• لازم است از ساختار شاخه‌ای (dev، staging، prod) استفاده شود.

2. تعریف زیرساخت به‌عنوان کد (IaC)

• از ابزارهایی مثل Terraform یا Kubernetes YAML برای تعریف منابع استفاده می‌شود.

3. نصب ابزار GitOps

• ابزارهایی مثل ArgoCD یا Flux در محیط Kubernetes نصب می‌شوند.
• دسترسی به مخازن Git تنظیم می‌شود.

4. ایجاد فرآیند Pull Request

• تمام تغییرات از طریق PR بررسی، تائید و مستندسازی می‌شود.

5. نظارت و هشداردهی

• از ابزارهایی مثل Prometheus و Grafana برای نظارت لحظه‌ای استفاده می‌شود.

چه زمانی GitOps را نباید استفاده کرد؟

اگرچه تا به اینجای توضیحاتمان از مزایای GitOps صحبت کردیم، اما باید گفت که این روش و رویکرد برای همه سناریوها، سیستم‌ها و تیم‌ها مناسب نیست، در مواقعی مثل شرایط زیر، استفاده از GitOps پیشنهاد نمی‌شود:

• در پروژه‌های بسیار کوچک یا پروژه‌های شخصی که تغییرات زیرساختی کمی دارند، استفاده از GitOps بهینه نیست و حتی فرایندها را کندتر هم می‌کند.
• در سرویس‌هایی که به سختی به‌عنوان کد تعریف می‌شوند، استفاده از GitOps شبیه یک مرحله اضافه است که تیم را سردرگم می‌کند.
• تیم‌هایی که با مفاهیم Git یا Kubernetes آشنا نیستند به‌طور کلی فرهنگ سازمانی مناسبی برای استفاده از این روش ندارند.

در این موارد، اصرار بر اجرای GitOps می‌تواند بیشتر از آنکه فایده داشته باشد، موجب ایجاد پیچیدگی و سردرگمی در تیم و فرایندها شود.

چالش های پیاده‌سازی GitOps

باتوجه به همه مزایایی که درباره استفاده از GitOps گفتیم، ‌پیاده‌سازی و اجرای آن چالش‌هایی هم به همراه دارد:

1. محرمانگی و مدیریت اسرار (Secrets)

لازم است حتما در صورتی که اطلاعات محرمانه در Git نگهداری می‌شود، آنها را رمزنگاری کنیم این کار با استفاده از ابزارهایی مثل Sealed Secrets یا SOPS انجام‌پذیر است اما نیاز به سیاست‌گذاری دقیق هم دارد.

2. تنظیم دسترسی‌های اعضای تیم

از آنجایی که Git منبع اصلی حفظ داده‌هاس، باید مطمئن شد که تنها افراد مجاز می‌توانند تغییرات در شاخه‌های حساس Git را ایجاد کنند.

3. مقاومت فرهنگی در سازمان

تغییر فرهنگ سازمان از مدل سنتی به GitOps گاهی واقعا چالش‌برانگیز است. ممکن است اعضای تیم نسبت به استفاده از این روش مقاومت نشان دهند، به‌خصوص اعضای تیم‌های عملیاتی در اوایل کار استفاده از این روش را امری غیرضروری، مرحله‌ای اضافی و وقت‌گیر می‌دانند.

4. زمان و انرژی برای آموزش تیم‌ها

به‌هرحال هر اندازه که تیم شما قوی و سینیور باشد، باز هم لازم است مفاهیم GitOps برای توسعه‌دهندگان تازه‌کار یا مهندسان زیرساخت توضیح داده شود. آموزش داخلی برای سینک و هماهنگ‌شدن کل تیم هم ضروری است.

یک مثال و Case Study از GitOps

یک شرکت نرم‌افزاری را در نظر بگیرید، ده‌ها سرویس مبتنی‌بر Kubernetes وجود دارد که در چند محیط (توسعه، تست، تولید) اجرا می‌شوند. اگر پیش از پیدایش رویکرد GitOps بود، تغییرات پیکربندی به‌صورت دستی اعمال می‌شدند که این کار در محیط تولید مشکلاتی ایجاد می‌کرد اما پیاده‌سازی GitOps در این شرکت نرم‌افزاری اتفاقات زیر رقم می‌خورد:

• تمام YAMLها در Git نگهداری می‌شوند.
• ArgoCD در هر کلاستر نصب می‌شود.
• هر تغییری که بخواهد اعمال شود ابتدا در محیط توسعه merge و تست می‌شود.
• بعد از تست‌شدن با merge به شاخه production، ArgoCD به‌صورت خودکار آن را مستقر می‌کند.

نتیجه استفاده از این شیوه چیست؟

خطای استقرار تا ٨٠٪؜ كاهش و سرعت Delivery به تولید تا دو برابر افزایش پیدا می‌کند.

آینده GitOps چیست؟

GitOps در حال حاضر که این مقاله را می‌خوانید، بیشتر در دنیای Kubernetes و اپلیکیشن‌های cloud-native استفاده می‌شود. اما با توجه به روند رشد آن، انتظار می‌رود در آینده به دیگر حوزه‌ها مانند موراد زیر انتقال و توسعه پیدا کند:

• مدیریت منابع ابری (Cloud Infrastructure)
• پلتفرم‌های بدون سرور (Serverless) که این روزها حوزه رو به رشدی هستند
• دستگاه‌های IoT

همچنین در آینده پیش‌بینی می‌شود، ترکیب GitOps با مفاهیم هوش مصنوعی (AIOps) بتواند نسل بعدی عملیات خودکار را رقم بزند و فرایندهای متفاوتی را برای سیستم‌های بزرگ به ارمغان بیاورد.

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

GitOps، چیزی فراتر از یک ابزار یا تکنیک شناخته می‌شود. می‌توان آن را نوعی فرهنگ سازمانی یا تفکر مدرن در عملیات نرم‌افزاری دانست. پس می‌توان گفت تیم‌هایی که از این روش استفاده می‌کنند، به‌طور کلی سازوکار و‌ فلسفه‌ای متفاوت با تیم‌هایی دارند که از روش‌های دیگری برای مدیریت سیستم کدها استفاده می‌کنند. این روش که با اتکا به Git، شفافیت، خودکارسازی، امنیت و بازگشت‌پذیری را به عملیات زیرساختی تزریق می‌کند، نوعی فرایند تعریف‌شده بین اعضای تیم‌های مختلف یک سازمان است که باید حتما همه آن را قبول داشته باشند و به آن پایبند باشند وگرنه عملکرد درستی از خود نشان نمی‌دهد. هنوز هم مسیر رشد GitOps در سازمان‌ها کامل نشده، اما پیش‌بینی می‌شود که GitOps در آینده‌ نزدیک، یک استاندارد غالب در مدیریت زیرساخت و اپلیکیشن باشد.