Theo tôi quan sát, database versioning (DB versioning – phiên bản hoá cơ sở dữ liệu – CSDL) thường là vấn đề khó khăn nhất đối với các nhóm triển khai Agile trong việc thực hành CI và CD; thậm chí nhiều nhóm phát triển không nhận ra vấn đề này.
Mọi lập trình viên ngày nay đều hiểu sự quan trọng của những công cụ quản lý source code và có thể sử dụng thành thạo SVN, Git…, tuy nhiên ít người nhận biết được tầm quan trọng và biết cách quản lý những thay đổi trên CSDL. Tại sao lại như vậy? Bởi theo phương pháp phát triển phần mềm truyền thống, CSDL thường được coi như một phần đặc biệt quan trọng và được thiết kế rất chi tiết trong giai đoạn thiết kế phần mềm; và gần như không được phép thay đổi trong quá trình phát triển. Việc thiết kế CSDL cũng thường được thực hiện bởi những người đặc biệt quan trọng nhằm đảm bảo thiết kế tối ưu và đáp ứng tầm nhìn lâu dài của ứng dụng.
Tuy nhiên, phương pháp phát triển phần mềm mới đã thay đổi hoàn toàn cách suy nghĩ và sử dụng CSDL; phương pháp phát triển hướng CSDL (DB oriented programming) đã không còn được sử dụng. Có nghĩa là, CSDL giờ đây chỉ là một thành phần trong phần mềm đơn thuần, không phải là một phần “bất khả xâm phạm”, càng không phải là thành phần đầu tiên được nghĩ tới khi thiết kế kế hệ thống. Dữ liệu vẫn luôn đặc biệt quan trọng, nhưng cấu trúc của dữ liệu (thiết kế CSDL) thì không hẳn. Trong phương pháp phát triển phần mềm Agile, mọi thành viên trong nhóm phát triển đều có thể thay đổi thiết kế DB bất cứ lúc nào nhằm phục vụ cho chức năng mình đang phát triển. Điều này dẫn đến tần suất thay đổi thiết kế CSDL lớn hơn; và vấn đề quản lý thiết kế CSDL cũng phát sinh.
Thứ nhất, khi một lập trình viên thay đổi CSDL, những thành viên khác trong nhóm phát triển không nhận biết được thay đổi này. Vấn đề này được thực hiện rất tốt với source code version control như SVN hay Git; những thành viên trong nhóm chỉ cần check-out là nhận được những thay đổi trên source code. Thứ hai, khi những thay đổi này gây ra xung đột (conflict), nhóm sẽ giải quyết như thế nào? Vấn đề này phức tạp hơn rất nhiều; vì mỗi thay đổi trên CSDL sau khi được áp dụng sẽ không thể roll-back; không đơn giản như cách chúng ta giải quyết xung đột trên source code.
Theo tôi quan sát, những nhóm phát triển thường áp dụng những phương pháp sau:
- Sử dụng môi trường chia sẻ. Cách dễ nhất (và đôi khi là cách tốt nhất) là sử dụng môi trường phát triển chia sẻ (shared environment); mỗi lập trình viên làm việc trên máy tính của mình với source code được check-out và phát triển hoàn toàn độc lập, nhưng sử dụng chung một DB server. Phương pháp này có rất nhiều điểm lợi, đặc biệt là đảm bảo một môi trường chung với mọi sự thay đổi được cập nhật kịp thời tới mọi lập trình viên. Tuy nhiên, vẫn có ít nhất 2 vấn đề gặp phải:
- Hiệu năng. Trong phần nhiều dự án (không xử lý dữ liệu lớn), hiệu năng từ việc sử dụng môi trường chia sẻ thấp hơn nhiều hiệu năng xử lý trên máy tính cá nhân (vấn đề đường truyền, phân chia module…); gây ảnh hưởng tới năng suất làm việc.
- Quản lý revision. Đây là vấn đề không có giải pháp toàn diện. Chúng ta sẽ xử lý thế nào với trường hợp sau: Sau một vài thay đổi, nhóm phát hiện ra rằng một số thay đổi gần đây không đúng và muốn roll-back? Vấn đề này thường xuyên xảy ra giống như việc chúng ta phải revert những commit lỗi khi sử dụng source code version control. Nhưng chúng ta không thể làm vậy với CSDL.
- Tạo những script tương ứng với từng thay đổi. Ý tưởng ở đây là, nhóm lưu trữ một CSDL ổn định và tương ứng với mỗi thay đổi, từng script sẽ được tạo ra. Trong trường hợp cần revert commit, nhóm sẽ restore CSDL này và áp dụng từng script tương theo tuần tự tới trước commit cần revert. Vấn đề khác có thể nảy sinh, bằng cách nào những lập trình viên biết cách tạo những script theo thứ tự hợp lý khi việc phát triển, commit của họ được thực hiện song song trong khi sự thay đổi trên CSDL cần thực hiện tuần tự? Bằng cách nào nhóm có thể phát hiện ra những xung đột trên CSDL?
Tuy vậy, ý tưởng về việc scripting DB (kịch bản hoá CSDL) là một ý tưởng hay, và được phát triển thành DB versioning. Cơ bản có thể được mô tả như sau:
- Mọi thay đổi trên CSDL phải được tạo bằng script. Thay vì thực hiện tạo một bảng mới qua công cụ có giao diện người sử dụng, chúng ta viết thành câu lệnh CREATE TABLE và lưu trong file SQL.
- CSDL cũng được quản lý bởi source code version control. Khi mọi thay đổi trên CSDL là script, chúng ta hiểu rằng CSDL cũng là source code và những file này được quản lý bởi source code version control là điều hợp lý.
- Mọi script thay đổi trên CSDL gắn với từng phần phát triển phải được commit đồng thời. Ví dụ, lập trình viên thực hiện user story “quản lý khách hàng” cần check-in source code và script tạo ra bảng KhachHang trong một commit. Điều này giúp cho việc quản lý (đặc biệt là revert) trở nên đơn giản hơn.
- Mọi thay đổi trên CSDL được kiểm tra trong quá trình build hoặc start-up của ứng dụng. Theo tôi, việc kiểm tra nên được thực hiện sớm nhất có thể (tốt nhất là trong quá trình build) nhằm giảm thiểu thời gian lập trình viên nhận biết những thay đổi trên CSDL. Nếu việc áp dụng những script này không thành công, quá trình build hoặc khởi chạy ứng dụng sẽ thất bại; qua đó lập trình viên nhận biết được sự thay đổi và những xung đột đang xảy ra trên CSDL.
- Các version của sự thay đổi được lưu trữ tại chính CSDL đó. Một cách tiếp cận đơn giản là tạo ra một bảng lưu trữ lịch sử những script đã được áp dụng trên chính CSDL đó.
Kỹ thuật trên sẽ khiến CSDL và những thay đổi trên CSDL (script) được coi là source code; giúp lập trình viên dễ dàng quản lý hơn rất nhiều, cả về tư tưởng lẫn kỹ thuật.
Hiện nay, thị trường cung cấp rất nhiều công cụ hoặc thư viện hỗ trợ việc versioning DB như dbUp, RoundhousE, các sản phẩm của Red Gate…, hầu hết đều có chung tư tưởng trên, và có thể có thêm một số chức năng khác như:
- Restore DB. Khởi tạo hoàn toàn một CSDL từ các scripts là điều tuyệt vời khi chúng ta có bộ lịch sử đầy đủ; tuy nhiên, quá trình này thường tốn khá nhiều thời gian thực hiện. Cách làm tốt hơn là nhóm phát triển “chốt” một CSDL ổn định, được coi là điểm bắt đầu và chỉ quản lý những thay đổi bắt đầu từ phiên bản này. Sau một khoảng thời gian, một phiên bản ổn định khác có thể được thay thế. Tính năng này nhằm giảm bớt thời gian khởi tạo CSDL nguyên thuỷ.
- Có thể roll-back khi gặp lỗi. Khi tạo một script cho sự thay đổi, lập trình viên cũng tạo một “roll-back” script. Khi gặp lỗi, công cụ này sẽ thực hiện những roll-back script này theo thứ tự ngược lại giúp CSDL quay lại trạng thái trước khi bị thay đổi. VD: script ALTER TABLE ADD COLUMN Address NVARCHAR(50); có roll-back script là ALTER TABLE Customer DROP COLUMN Address;
- Sử dụng chính CSDL hiện có lưu trữ sự thay đổi.
- Tích hợp với những công cụ CI, CD. Đây là một chức năng tuyệt vời khiến việc tích hợp, triển khai chỉ với một nút nhấn; cũng như đảm bảo không gây sai sót bởi con người (rất dễ xảy ra) ảnh hưởng tới môi trường thật.
DB versioning là vấn đề đặc biệt quan trọng và khá nhức đầu trong việc triển khai CD. Tôi sẽ trở lại vấn đề này với một hướng dẫn cụ thể trong bài viết sau.
