在前面的篇章，我們已經談過微服務的定義、架構模式、設計原則、測試策略，以及可觀測性。然而，這些內容如果沒有一套完整的DevOps 實踐流程，依然無法真正落地。

在微服務環境中，服務數量龐大、部署頻率高、跨團隊協作複雜，因此需要**CI/CD（持續整合 / 持續交付）**來驅動自動化，搭配 DevOps 文化 來確保開發、測試、運維能無縫合作。

本文將以 CI/CD 為主軸，探討DevOps 如何在微服務架構下落實，從 pipeline 定義、測試自動化、部署模式，到無中斷上版策略，逐步拆解這個關鍵主題。

什麼是 DevOps 與 CI/CD？

DevOps 精神

DevOps 並非單純的工具，而是一種文化與思維，強調：

• 開發（Dev）與運維（Ops）的協作
• 持續改進（Continuous Improvement）
• 自動化與標準化流程
• 快速交付並保持高品質

在微服務的世界裡，DevOps 能確保數十個甚至上百個服務可以在短時間內被持續更新，而不影響整體系統的穩定性。

CI/CD 定義

CI（Continuous Integration，持續整合）

開發者每天多次將程式碼合併到主幹，並透過自動化測試來確保品質。

CD（Continuous Delivery / Deployment，持續交付 / 持續部署）

交付：程式碼隨時可以被部署到測試或生產環境。
部署：程式碼變更會自動推送到生產環境（需搭配自動化測試與治理）。

CI/CD 在微服務架構中的挑戰

1. 服務數量龐大
   每個微服務都需要獨立測試、建置、部署。

2. 跨團隊協作
   不同團隊負責不同的服務，但需要共享基礎設施與平台。

3. 版本相依問題
   一個服務的更新可能會影響另一個服務，需透過契約測試（Consumer-Driven Contract）保障相容性。

4. 測試複雜度高
   單元測試簡單，但整合測試與端對端測試成本極高。

5. 零停機需求
   金融、電信、醫療等產業要求 24x7 高可用，部署過程不能中斷服務。

CI/CD Pipeline 的設計原則

一個典型的 CI/CD pipeline 在微服務環境應包含以下階段：

1. 程式碼管理（Source Control）
   使用 Git（GitHub, GitLab, Bitbucket）集中管理程式碼。
   分支策略：Git Flow、Trunk Based Development。

2. 持續整合（Build & Test）
   透過 Jenkins, GitLab CI, GitHub Actions, Argo Workflows。
   自動化測試：
   單元測試（Unit Test）
   服務元件測試（Service Component Test）
   契約測試（CDC）
   安全掃描（SAST, DAST, Dependency Scan）

3. 映像檔建置與管理
   使用 Dockerfile / Buildpacks 建立容器映像檔。
   儲存於 Artifact Registry（Harbor, Nexus, AWS ECR, GCP Artifact Registry）。

4. 部署測試環境
   使用 Helm / Kustomize 定義部署規則。
   自動部署到 Kubernetes 的測試命名空間。

5. 自動化測試驗證
   執行 API 測試、自動化 UI 測試（Selenium, Cypress）。
   驗證監控指標（Prometheus + Grafana）。

6. 部署生產環境
   採用 GitOps（ArgoCD, Flux）。
   實現藍綠部署（Blue-Green Deployment） 或 金絲雀釋出（Canary Release）。

微服務的無中斷上版策略

在高可用環境中，部署的核心目標是 不中斷服務，常見策略包括：

1. 滾動更新（Rolling Update）
   • Kubernetes 預設策略。
   • 逐步將舊版本 Pod 替換成新版本 Pod。
   • 優點：平滑過渡；缺點：無法快速回滾。

2. 藍綠部署（Blue-Green Deployment）
   • 維護兩套環境（藍 = 舊版本，綠 = 新版本）。
   • 測試新版本後切換流量至綠環境。
   • 優點：快速回滾；缺點：成本較高。

3. 金絲雀釋出（Canary Release）
   • 僅將部分流量導向新版本（如 5%）。
   • 持續監控效能與錯誤率，再逐步增加流量。
   • 優點：降低風險，適合 A/B 測試。

4. 特性開關（Feature Toggle）
   • 新功能以「開關」控制，即便程式碼已上線，也可隨時啟用或停用功能。
   • 適合實驗性功能的灰度釋出。

實例流程範例：CI/CD in Kubernetes

以下是一個典型的微服務 CI/CD 流程：

1. 開發者將程式碼 Push 到 Git。
2. CI Pipeline 自動觸發：
   編譯程式
   執行單元測試與契約測試
   建立 Docker Image 並推送至 Harbor
3. CD Pipeline 部署到測試環境（K8s Namespace: staging）。
4. 自動化測試工具驗證服務可用性。
5. 經過批准後，使用 ArgoCD 部署到生產環境。
6. 採用 金絲雀釋出，初期 5% 流量導向新版本。
7. 監控錯誤率、延遲、CPU 使用率，若符合 SLA → 逐步擴展流量至 100%。
8. 若發現問題，立即回滾至舊版本。

實施建議

1. Everything as Code
   Pipeline as Code（Jenkinsfile, GitLab CI YAML）
   Infrastructure as Code（Terraform, Ansible）

2. 自動化測試覆蓋率高
   套用測試金字塔：單元測試最多、E2E 測試最少。

3. 安全即服務（Security as Code）
   導入 SAST/DAST、依賴漏洞掃描、K8s 安全掃描。

4. 可觀測性導向
   在部署策略中納入 健康檢查、日誌、指標、追蹤。

5. 快速回滾能力
   再好的部署也可能出錯，必須確保回滾機制可隨時啟動。

結語

在微服務的開發環境中，CI/CD 與 DevOps 是必然選擇。

• CI/CD 提供了 自動化的建置、測試、部署流程。
• DevOps 提供了 跨團隊協作與持續改進的文化。
• 無中斷上版策略（藍綠、金絲雀、特性開關）則確保在高速迭代下仍能維持 高可用與高穩定性。

隨著組織規模擴張，CI/CD 與 DevOps 的成熟度也會決定企業能否真正落實快速迭代 + 穩定上線。對於以微服務為基礎的系統，這更是一個不可或缺的核心競爭力。

微服務 vs 單體式架構：營運成本差異

在單體式架構中，系統往往只有一個部署單元，測試、部署與維護相對集中，開發與運維團隊所需面對的工具與流程也比較單純。

然而在微服務架構下，情況大不相同：

1. 服務數量龐大

每個服務都是獨立的部署單元，必須有專屬的建置、測試與監控流程。這代表 CI/CD pipeline 不再只是一條，而是需要管理數十甚至上百條 pipeline。

2. 基礎設施需求提升

為了支援彈性伸縮與獨立部署，微服務往往需要搭配容器平台（如 Kubernetes）、服務網格（Service Mesh）、API Gateway、集中化日誌與監控工具。這些基礎設施都需要額外的維運精力。

3. 運維工具鏈更複雜

在單體系統裡，可能只需要監控一個 JVM 或一個資料庫。但在微服務環境中，你需要：
- 監控工具（Prometheus, Grafana）
- 日誌分析（ELK, OpenSearch）
- 追蹤系統（Jaeger, Zipkin）
- 安全掃描（NuVector, Trivy）
- 部署治理（ArgoCD, Flux, Helm）
這些工具必須整合，並且維護穩定運作。

4. 組織與文化轉型

微服務的價值是快速迭代與獨立部署，但這也意味著組織必須建立更細緻的 DevOps 協作模式。開發與運維不再是單點合作，而是跨團隊、跨服務的日常工作。

因此，雖然微服務帶來了更高的靈活性與可擴展性，但要維持系統營運的成本與精力遠比單體式架構高。這也正是 CI/CD 與 DevOps 在微服務環境下格外重要的原因——它們提供了一套方法論與自動化工具鏈，來降低營運負擔並提升效率。