Zadig 构建效率提升 40% 背后的实践思路
“构建”是软件工程师日常开发中的高频操作，也是生成可靠交付物的关键步骤。当前 Zadig 工作流在设计层面对微服务架构有良好的支持，支持并行的构建、部署、测试多个服务。在 V1.10.0 版本中我们重新分析了 Zadig 原子构建链路上还有哪些提升空间，重点优化了单个任务构建过程，将构建效率再次提升 40%。
（Zadig 工作流并发机制）
接下来我们将逐步分析 Zadig 构建全链路流程，找出影响构建的瓶颈并做改善，同时思考后续的优化方向。
构建一般过程分析
云原生交付过程，构建通常包含 2 个阶段：
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将源代码构建为 Artifact
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将 Artifact 构建为镜像
源代码构建为 Artifact 过程，通常会有这样的过程：准备构建环境 (如准备构建工具) -> 拉取代码 -> 执行构建
准备构建环境的耗时相对固定，常和基础设施环境的配置关联紧密。
拉取代码强依赖于网络环境的性能，生产环境中建议使用内网环境的代码仓库，保障拉取代码的效率。
执行构建过程中，会涉及到拉取依赖库、生成构建中间产物等，这些通常可以基于对应编程语言的构建工具形成缓存，下次构建时可以基于缓存减少重复操作，极大提升构建效率，这也常是提升构建效率的重要优化环节，也是业界常见的 CI 工具，如 Codefresh、TravisCI、CircleCI 等推荐的构建配置项。
Artifact 构建为镜像的过程，会涉及到基础镜像、镜像 layers 的缓存共享，通过共享缓存减少重复数据拉取或镜像 layer 构建，可以提升镜像生成的效率。
在 Zadig 中，当前镜像构建是使用常驻的 Dind 服务，已经进行了镜像维度的缓存，而从源代码到 Artifact 的构建是通过 K8s Job 进行，每次构建时均是全新的环境。
故从源代码构建为镜像的端到端角度来看，重点需要解决 源代码构建为 Artifact 的效率。
Zadig Artifact 构建过程
Zadig 当前的构建步骤如下：
1. 任务排队
2. 创建运行实例 (K8s Job)
3. 运行
a.(optional) 拉取缓存 -- 仅在用户开启对象存储缓存时才会发生
b.准备编译环境
c.拉取代码
d.执行构建脚本
e.(optional) 上传缓存 -- 仅在用户开启对象存储缓存时才会发生
4. 运行结束 (成功/失败)
由于本次主要关注单任务构建效率，故仅关注 3) 环节的效率。
没有测量就没有优化，此次效率提升会通过构造实验环境场景进行实测，找出影响构建效率的瓶颈，然后针对瓶颈进行优化。
测试环境&方法
下述测试将会基于如下环境进行：
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测试项目：https://github.com/sqsh
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Commit：6bb2cf9ddbca980b664d3edbb6ff775d75369278
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测试环境 (Zadig)
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构建系统：Ubuntu-20.04
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Zadig 版本：v1.10.0
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Java：1.12.01
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Maven: 3.3.9（使用阿里云的 maven 源）
测试环境构建脚本：
构建现状
Zadig 在 v1.9.0 及其以下版本中，支持使用对象存储作为构建缓存介质。执行上述测试过程，测试结果如下：
结论：
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使用构建缓存时会极大提升构建效率，提升 4 倍
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Zadig 中构建耗时占比低，处理缓存占比极高
通过分析可知，Zadig 优化构建效率的重点在 缩短处理缓存 的耗时，有如下几种方案可以考虑：
1.构建服务变更形态，从 Job 改为常驻服务
a.使用 rootfs 管理构建缓存
b.挂接远程储存管理构建缓存
2.构建服务采用当前的 Job 形态，挂接远程存储管理构建缓存
由于构建任务属于 run-to-complete 类型，且非 7x24 持续运行，故让考虑构建服务采用 Job 形态，同时采用远程存储 (PVC) 的方案来管理构建缓存，消除 拉取/解压、压缩/上传 缓存的过程。
构建效率优化
在刚推出的 Zadig v1.10.0 版本中，可将构建的缓存持久化到 PV 上，同时基于 PVC，可在多个项目中共享同一份缓存。
测试方法同上，测试结果如下：
结论：使用构建缓存时会极大提升构建效率
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Zadig 对象缓存场景提升 4 倍，Zadig PVC 缓存场景提升 6 倍
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Zadig PVC 场景比 Zadig 对象缓存场景提升 43.03%
如何配置缓存
以下步骤主要介绍管理员如何进行缓存资源配置，以及工程师如何开启构建缓存
1、配置集群缓存资源
在 集群管理 中，可以进行集群缓存资源的配置：
点开 高级配置，可以查看到 缓存资源配置 详情，点击 帮助，可以查看到具体的使用说明。
若不希望使用持久化存储作为缓存介质，可以继续使用 Zadig 的 对象存储 能力作为缓存介质。若想使用 PVC 能力，可以选择 集群存储 作为存储介质。
集群存储 可以根据 StorageClass 动态生成 PVC，也可以使用集群中已有的 PVC：
2、构建开启缓存
配置构建服务时，显式开启缓存，并配置缓存目录：
后续优化
从上述测试效果可以看出，Artifact 的构建由于 Job+PVC 的模式，缓存数据仍需通过网络获取，这部分构建效率仍存在优化空间。后续 Zadig 会从产品层面考虑支持 常驻构建服务+构建环境睡眠+PVC 的模式，进一步提升构建缓存获取的效率，同时减少不必要的常驻服务运行时长。
在 Artifact 构建效率 提升后，Artifact 到镜像构建效率 的影响度将会在整个构建过程中提升，我们也会继续评估考虑是否使用性能和安全性更好的 BuildKit、Kaniko 等替换 Dind ，来进一步提升镜像的构建效率。
通过细致梳理从源码到镜像的端到端构建过程，分析影响效率的主要因素，按照影响程度依次解决，运行在 Zadig 上的项目的构建效率将会持续提高，不断提升开发工程师的开发效率和幸福度。
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