Текст книги "Руководство по DevOps. Как добиться гибкости, надежности и безопасности мирового уровня в технологических компаниях"

Глава 2. Первый путь: принципы потока

В потоке создания технологической ценности работа обычно течет от отдела разработки к эксплуатации, в функциональных областях, находящихся между бизнесом и клиентами. Первый путь требует быстрого и плавного протекания потока задач между этими отделами с целью быстрее доставить продукт клиентам. Оптимизация идет для этой глобальной цели, а не для локальных, например показателей завершения разработки, критериев соотношения поиска и исправления ошибок или степени готовности IT-отдела.

Ход процессов можно ускорить, делая работу прозрачной благодаря уменьшению размеров заданий и интервалов между ними, повышая качество путем предотвращения попадания дефектов на конечные этапы производства. Ускоряя протекание процессов с помощью потока создания технологической ценности, мы сокращаем время выполнения заказов, поступающих от внешних или внутренних клиентов, повышая качество, что делает нас более гибкими и дает возможность превзойти конкурентов.

Наша цель – уменьшить затраты времени, необходимые на развертывание изменений в рабочей среде, и улучшить стабильность и качество продукта. Подсказки, как это сделать для технологического потока ценности, можно найти в принципах бережливого производства, примененных к потоку создания ценностей в материальном производстве.

Сделать работу прозрачной

Существенная разница между технологическим и материальным потоком создания ценности в том, что наша работа невидима. В отличие от физических процессов в технологическом потоке создания ценности нельзя увидеть воочию задержки в движении или то, как работа скапливается перед перегруженными участками. Перенос материальной деятельности на другой участок обычно заметен, хотя и происходит медленно, поскольку необходимо выполнить физическое перемещение деталей.

А чтобы переместить на другой участок технологическую часть, достаточно нажать кнопку или щелкнуть мышкой, например передав выполнение задания другой команде. Поскольку делается это легко и просто, задания порой могут без конца «скакать» между командами из-за недостатка информации. Или же работа может быть передана на завершающие этапы с дефектами, незаметными до тех пор, пока разворачивание не будет выполнено в последний момент или же приложение не начнет сбоить в производственной среде.

Чтобы видеть, где осуществляется движение, а где очередь или простой, необходимо сделать процесс как можно более прозрачным. Один из лучших методов – использование визуализации наподобие доски канбан или доски планирования спринтов, где можно представить ход выполнения с помощью картонных или электронных карточек. Результат появляется с левого края (нередко ее вытягивают из списка невыполненных дел), передается с одного рабочего места к другому (они представлены колонками), и путь его завершается, когда результат достигает правого края доски: обычно это колонка, подписанная «сделано» или «в производстве».

При этом деятельность не только становится прозрачной: ею можно управлять, чтобы она как можно быстрее передвинулась с левого края к правому. Больше того, можно измерить время выполнения, то есть время, за которое карточка, попав на доску, перешла в колонку «сделано».

В идеале на доске канбан должен быть показан весь поток создания ценности, чтобы работа обозначалась как завершенная при достижении правого края доски (рис. 6). Процесс не завершается, когда разработчики заканчивают реализацию функций. Нет, это происходит только тогда, когда приложение успешно действует в производственной среде, поставляя продукт клиентам.

Рис. 6. Пример доски канбан, охватывающей формулирование требований, разработку, тестирование, подготовку к производству и позицию «в производстве» (источник: Дэвид Андерсен и Доминика Деграндис, учебные материалы для бизнес-тренинга Kanban for ITOps, 2012)

Если все рабочие задания для каждого рабочего места размещены в очереди и эта очередь вместе с заданиями прозрачна, то все участники проекта могут определить свои приоритеты в контексте глобальных целей. Это позволяет сотрудникам на каждом рабочем месте, увеличивая собственную отдачу, сосредоточиваться на одной задаче, наиболее приоритетной с точки зрения завершения общего процесса.

Ограничить количество незавершенной работы (НзП)

В материальном производстве ежедневный цикл обычно продиктован производственным графиком. Он составляется с определенной периодичностью (например, ежедневно или еженедельно). В нем указывается, что должно быть проделано для выполнения клиентского заказа и к какому сроку, какие детали должны быть изготовлены и так далее.

В технологическом производстве работа оказывается гораздо более динамичной, особенно в случае совместно используемых сервисов, когда команды должны удовлетворить требования множества разных заинтересованных лиц. В результате приоритетом становится не повседневная деятельность, а то, «как надо сделать сегодня»: требование выполнить все незамедлительно, поступающее по всем возможным каналам коммуникаций, включая систему отслеживания ошибок, аварийные вызовы, сообщения по электронной почте, телефонные звонки, сообщения в чате и от менеджеров.

Нарушения процесса в материальном производстве также хорошо заметны и дорого стоят, нередко они требуют прекратить выполнение текущего задания, выбросить незавершенные результаты и запустить новое задание. Трудоемкость всех этих усилий заметно уменьшает стремление правильно отрабатывать сбои, если они случаются часто.

Напротив, прервать процесс в технологическом производстве легко, поскольку последствий практически никто не видит, хотя отрицательное влияние на продуктивность может оказаться намного сильнее, чем в материальном производстве. Например, инженер, назначенный сразу на несколько проектов, должен переключаться между задачами, а это каждый раз влечет дополнительные затраты на формирование контекста деятельности, на восстановление в памяти правил и целей конкретной задачи.

Исследования показали: время завершения даже простых действий, например по расстановке геометрических фигур, значительно снижается при многозадачном режиме. И, конечно, поскольку взаимодействие с технологическим потоком ценности гораздо более сложно в когнитивном плане, чем сортировка геометрических фигур, последствия деятельности в многозадачном режиме сильнее сказываются на времени выполнения.

Деятельность в многозадачном режиме можно ограничить, использовав для управления доску канбан, например, путем кодификации незавершенной работы (НзП – незавершенное производство) и установки максимального размера для каждой колонки или каждого рабочего места. Это ограничит количество карточек, одновременно находящихся в одной колонке.

Скажем, можно установить лимит НзП на тестирование в три карточки. И если в тестовой колонке уже есть три карточки, то нельзя добавить еще одну, пока одна из имеющихся не будет завершена или пока карточка не будет удалена из колонки «выполнение» и помещена обратно в очередь (то есть вернется в самую левую колонку). Никакую деятельность нельзя начать выполнять, пока на столе не появится карточка с задачей. Именно это гарантирует, что можно видеть все.

Доминика Деграндис, один из ведущих экспертов по использованию канбан в потоке создания ценности DevOps, заметила: «Управление размером очереди НзП – мощный инструмент, поскольку это один из немногих показателей времени выполнения заказа, а ведь в большинстве случаев мы не можем сказать, сколько времени займет та или иная операция, пока она не будет сделана».

Ограничение НзП также облегчает обнаружение проблем, препятствующих завершению[25]25
  Тайити Оно сравнил введение лимитов на НзП с отводом воды из реки производства, чтобы обнажить все проблемы, препятствующие свободному течению. Прим. авт.


[Закрыть]. Например, установив такое ограничение, мы обнаруживаем, что в данный момент нам нечего делать, поскольку мы ждем, что финальную точку поставит кто-то другой. Хотя на первый взгляд кажется заманчивым начать делать нечто новое (действуя по принципу «лучше хоть что-то, чем безделье»), гораздо полезнее понять, что именно приводит к задержкам, и помочь решить эту проблему. Дурная многозадачность зачастую появляется, когда инженеров назначают сразу на несколько проектов, в результате чего возникают проблемы с определением приоритетов.

Другими словами, как язвительно заметил Дэвид Андерсен, автор книги Kanban: Successful Evolutionary Change for Your Technology Business, «заканчивайте начинать, начинайте заканчивать».

Уменьшить размер заданий

Другой ключевой компонент для создания гладкого и быстрого потока – выполнение задач небольшими порциями. До революции, произведенной идеей бережливого производства, обычной практикой считалось изготовление больших партий, особенно в случаях, когда переключение с одного вида продукции на другой требовало много времени или было дорогостоящим. Например, для изготовления крупных деталей кузовов автомобилей требуется установка на штамповочные машины больших и тяжелых штампов, и этот процесс может занять несколько дней. Когда переключение на другую продукцию настолько дорого стоит, часто стараются изготовить как можно больше деталей за раз, чтобы сократить число переналадок.

Однако большие размеры партий приводят к тому, что стремительно растет размер НзП и повышается нестабильность всех элементов производственной цепочки. В результате время выполнения заказов сильно увеличивается, а качество заметно ухудшается – если в детали обнаружен дефект, то в металлолом отправляется вся партия.

Один из ключевых уроков бережливого производства в том, что для сокращения времени выполнения заказа и повышения качества необходимо постоянно уменьшать размеры партий. Теоретический нижний предел размера – поштучное изготовление, когда каждая операция производится над одной единицей продукции[26]26
  Также это называют «единичный размер партии» или «поток 1 × 1», потому что и размер партии, и размер НзП равны единице. Прим. авт.


[Закрыть].

Огромную разницу между большим и малым размерами партии можно увидеть на примере симуляции рассылки газеты, описанной в книге Джеймса Вумека и Дэниела Джонса «Бережливое производство. Как избавиться от потерь и добиться процветания вашей компании»[27]27
  Издана: М.: Альпина Паблишер, 2016. Прим. перев.


[Закрыть].

Предположим, что в этом примере мы отправляем по почте десять буклетов и на каждый требуется четыре действия: сложить бумагу, вложить ее в конверт, заклеить конверт, поставить на конверте штамп.

Стратегия больших партий (то есть массовое производство) заключается в том, чтобы по очереди выполнять каждую из этих операций с десятью буклетами. Другими словами, сначала складывают десять листов бумаги, затем каждый из них помещают в конверт, заклеивают все десять конвертов и, наконец, проштамповывают их.

С другой стороны, при мелкосерийной стратегии (то есть поштучном потоке) все шаги, необходимые для отправки каждого буклета, выполняются последовательно, а затем действия повторяются с новым буклетом. Другими словами, сначала мы складываем листы одного экземпляра, вкладываем их в конверт, заклеиваем его и ставим штамп – только после этого можно переходить к следующему буклету.

Разница между использованием большого и малого размеров партии значительна (рис. 7). Предположим, каждая из четырех операций занимает десять секунд для каждого из десяти конвертов. При большом размере партии первый заклеенный и проштампованный конверт будет готов только через 310 секунд.

Рис. 7. Симуляция «игры в письма» (сложить, вложить, заклеить, проштамповать) (источник: Стефан Люйтен, запись «Поток с единичным размером партии: почему массовое производство – не самый эффективный способ что-то сделать» в блоге Medium.com от 8 августа 2014 г., Medium.com/@stefanluyten/single-piece-flow-5d2c2bec845b#.9°7sn74ns)

Еще хуже вот что: если на этапе заклеивания конверта окажется, что при складывании допущена ошибка, то она обнаружится только через 200 секунд после начала, и все десять буклетов надо будет заново сложить и опять поместить в конверты.

В отличие от этого при мелкосерийном производстве первый готовый конверт будет сделан через сорок секунд, в восемь раз быстрее по сравнению со стратегией больших партий. И если на первом шаге была допущена ошибка, то она распространится только на один буклет. Малый размер партии ведет к меньшему НзП, сокращению срока выполнения заказа, более быстрому обнаружению ошибок и минимизации количества переделок.

Плохие результаты, связанные с большим объемом партии, применимы к потоку создания технологической ценности в той же мере, что и к производственному. Представим, что существует годовой график выпуска ПО. Согласно ему весь годовой объем кода, написанного разработчиками, выпускается в производственную среду.

Так же как и при производстве материальных ценностей, большой размер партии может внезапно создать высокий уровень НзП, массовые нарушения деятельности на рабочих местах нижнего уровня и обусловить низкое качество результатов. Это подтверждает общий опыт: чем больше изменений в производственных процессах, тем труднее выявляются и устраняются производственные ошибки и тем дольше происходит восстановление производства.

В своем блоге Startup Lessons Learned Эрик Райс утверждает: «Размер партии – это количество продукции, передающееся как единое целое с одного этапа на другой в ходе процесса разработки (или DevOps). В случае программного обеспечения самый простой вариант видимого пакета – код. Каждый раз, когда инженер загружает написанный код в систему контроля версий, создается партия определенного объема. Существует множество методов контроля за этими партиями, начиная от крошечных пакетов, необходимых для непрерывного развертывания, до более традиционных методов разработки на основе ветвления кода, когда весь код, написанный многими разработчиками, увязывается в один пакет и из него составляют единое целое».

В технологическом потоке создания ценности эквивалент поштучного производства реализуется непрерывным развертыванием, когда каждое изменение, сделанное в системе контроля версий, интегрировано, протестировано и развернуто в производство. Методы, позволяющие сделать это, описаны в четвертой части.

Уменьшить количество случаев передачи работы

В технологическом потоке создания ценности длительное время развертывания, измеряемое месяцами, нередко обусловлено тем, что для переноса кода из системы контроля версий в производственную среду зачастую требуются сотни (или даже тысячи) операций. Для передачи кода по потоку создания ценности необходимо, чтобы несколько отделов решали множество задач, осуществляя и поддерживая функциональное тестирование, интеграционное тестирование, создание рабочей среды, администрирование серверов, администрирование систем хранения данных, работу сети, балансировку нагрузки и информационную безопасность.

Каждый раз, когда задание передается от одной команды к другой, необходимы разного рода коммуникации: запросы, уточнения, уведомления, действия по координации и нередко приоритизации, планирование, разрешение конфликтов, тестирование и верификация. Это может потребовать использования различных систем учета ошибок или системы управления проектами, написания технических документов и спецификаций, общения на совещаниях, или посредством сообщений электронной почты, или телефонных звонков, с помощью общего доступа к файлам, FTP-серверов и вики-страниц.

Каждый из этих шагов создает потенциальную возможность появления очереди, и работа будет ждать до тех пор, пока мы не получим возможность использовать ресурсы, распределяемые между различными потоками создания ценности (например, в случае централизованной эксплуатации). Время выполнения таких запросов нередко оказывается настолько велико, что для корректировки и соблюдения сроков необходимо постоянное вмешательство руководителей более высокого уровня.

Даже в самых благоприятных условиях некоторая часть информации неизбежно теряется при каждой передаче эстафеты. При большом количестве передач от одного отдела к другому работа может полностью утратить контекст выполнения или даже потерять связь с целями организации. Например, системный администратор может обнаружить созданное обращение с просьбой о создании учетной записи пользователя. В нем не будет сведений о том, почему ее нужно создать, с какими приложениями или службами она создается, какие для нее должны быть установлены зависимости. Может быть, это повторение уже выполненного задания.

Для предотвращения проблем такого типа необходимо стремиться сократить количество случаев передачи работы, либо автоматизировать значительную ее часть, либо реорганизовать команды, с тем чтобы они могли заняться предоставлением ценности клиенту, а не разбираться с постоянной зависимостью от других. В результате мы увеличиваем поток создания ценности, снижая расход времени на простой и исключая период, когда добавленная стоимость не создается (см. приложение 4).

Постоянно выявлять затруднения и стремиться их разрешать

Чтобы уменьшить время выполнения заказа и увеличить отдачу, необходимо постоянно выявлять затруднения, возникающие в системе, и увеличивать ее производительность. В уже упоминавшейся книге «Цель. Процесс непрерывного совершенствования» Голдратт утверждает: «В любом потоке создания ценности всегда существует направление этого потока и обязательно есть один-единственный сдерживающий фактор: любое улучшение, не влияющее на этот фактор, иллюзорно». Если мы может улучшить работу на рабочем месте, расположенном перед препятствием, то она будет накапливаться в узком месте еще быстрее, и это вызовет ожидание других сотрудников.

С другой стороны, если мы сможем улучшить функционирование рабочего места, расположенного за «бутылочным горлышком», то сотрудник все равно будет простаивать, ожидая, пока объект пройдет через узкое место. В качестве решения Голдратт предложил «пять шагов сосредоточения на проблеме»:

• обнаружить затруднения в работе системы;

• определить, что следует улучшить в месте затруднения;

• подчинить все остальные задачи решению проблемы;

• сделать ограничения, накладываемые проблемой, более мягкими;

• если предыдущие шаги оказались неудачными – возвратиться к первому шагу, но не позволять бездеятельности нарушить всю систему.

Во время типичных преобразований, выполняемых при переходе к DevOps, когда время развертывания сокращается с месяцев (или даже кварталов) до минут, затруднения обычно развиваются в следующей последовательности.

• Создание среды: нельзя добиться развертывания по требованию, если постоянно приходиться ждать несколько недель и даже месяцев создания производственной среды или среды для тестирования. Контрмера – создание сред по первому требованию на самостоятельное обслуживание, чтобы они всегда были доступны в тот момент, когда в них возникает необходимость.

• Развертывание кода: нельзя добиться развертывания по требованию, если каждое из развертываний работающего кода занимает несколько недель или месяцев (например, для каждого развертывания требуется 1300 операций, проведенных вручную и, следовательно, подверженных ошибкам, требующих участия не менее 300 инженеров). Контрмера – максимальная автоматизация развертывания, чтобы оно стало полностью автоматизированным и его мог выполнить любой разработчик.

• Тестовые настройка и запуск: нельзя добиться развертывания по требованию, если каждое развертывание кода требует не менее двух недель на настройку тестовых сред и наборов данных и еще до четырех недель для выполнения вручную всех регрессионных тестов. Контрмера – автоматизация тестов: так можно безопасно выполнять развертывания параллельно с тестированием, соотнося быстроту тестирования кода со скоростью разработки.

• Чрезмерно жесткая архитектура: нельзя добиться развертывания по требованию, если чрезмерно жесткая архитектура подразумевает, что каждый раз, когда мы хотим изменить код, приходится отправлять инженеров для участия в десятках заседаний различных комитетов, чтобы они могли получить разрешение на внесение этих изменений. Контрмера – создание более слабосвязанной архитектуры, чтобы можно было бы вносить изменения безопасно и с большей автономией, увеличивая тем самым производительность труда разработчиков.

Когда все эти трудности будут преодолены, возникнет следующее препятствие – группа разработчиков или владельцы продукта. Поскольку цель – дать возможность небольшим группам разработчиков самостоятельно разрабатывать, тестировать, а также быстро и надежно развертывать продукты для клиентов, то именно здесь можно ожидать затруднений. Где бы ни трудились ведущие инженеры – в отделе разработки, тестирования, эксплуатации или информационной безопасности, – они имеют одну цель: помочь максимально повысить продуктивность разработчиков.

Когда появляются затруднения, единственное, что мешает их преодолеть, – недостаток хороших бизнес-идей и возможности создания кода, необходимого для проверки гипотез с участием реальных клиентов.

Приведенная выше последовательность затруднений – обобщение типичных методов преобразований с целью выявить препятствия в реальных потоках создания ценности, например через создание карты потока ценностей и его измерение. Такие методы описаны ниже в этой книге.

Исключить затруднения и потери в потоке создания ценности

Шигео Шинго, один из пионеров создания производственной системы Toyota, считает: потери – наибольшая угроза жизнеспособности бизнеса. В бережливом производстве для этого часто используется определение «использование любых материалов или ресурсов сверх того, что клиент требует и за что готов платить». Шинго определил семь основных типов потерь на производстве: излишние запасы, перепроизводство, лишние этапы обработки, ненужная транспортировка, ожидание, потери из-за ненужных перемещений и потери из-за выпуска дефектной продукции (брака).

В более современных интерпретациях бережливого производства отмечалось, что термин «исключить потери» может иметь уничижительную окраску. Вместо этого цель реструктурирована, чтобы уменьшить трудности и тяготы в повседневной работе за счет непрерывного обучения для достижения целей организации. В дальнейшем слово «потери» будет использоваться в более современном смысле, поскольку оно лучше соответствует идеалам DevOps и желаемым результатам.

В своей книге «Бережливое производство программного обеспечения. От идеи до прибыли»[28]28
  Издана: М.: Вильямс, 2010. Прим. перев.


[Закрыть] Мэри и Том Поппендик описывают потери и задержки в потоке разработки программного обеспечения как то, что вызывает задержки у клиента, – например, действия, которые можно не выполнять без ущерба для результата.

Перечисленные ниже категории потерь и задержек взяты из упомянутой книги, если не оговорено иное.

• Работа, выполненная частично: она включает в себя и незавершенные в потоке создания ценности задачи (например, документы с требованиями или распоряжения о внесении изменения еще не рассмотрены), и находящиеся в очереди (например, ожидание отчета тестировщиков или ответа системного администратора на запрос). Частично сделанное устаревает и со временем теряет ценность.

• Излишняя обработка: любые дополнительные задачи, выполняемые в рамках процесса, но не добавляющие ценности для клиента. Это может включать в себя написание документации, не используемой на рабочих местах нижнего уровня, или обзоров и утверждений, не добавляющих результирующей ценности. Излишняя обработка требует дополнительных усилий и увеличивает время.

• Излишняя функциональность: «фичи», встроенные в продукт, но не востребованные ни самой организацией, ни клиентами (так называемые блестяшки или украшательства). Излишние функции преумножают сложность продукта и усилия, требующиеся для тестирования и управления функциональностью.

• Переключение между задачами: когда сотрудник задействован в нескольких проектах и потоках создания ценности, необходимость переключаться между различными контекстами и зависимостями требует дополнительных усилий и затрат времени.

• Ожидание: любые задержки, требующие ресурсов: приходится ждать, пока они не освободятся. Задержки увеличивают время цикла и не дают клиенту получать ценность.

• Лишние движения: количество усилий, чтобы переместить информацию или материалы с одного рабочего места на другое. Лишние движения могут появиться, когда люди, нуждаются в частом общении, располагаются далеко друг от друга. Задержки также могут вызывать лишние движения и часто требуют дополнительных коммуникаций для устранения неясностей.

• Дефекты: неправильная, отсутствующая или неясная информация, неподходящие материалы или продукты создают потери, поскольку необходимы значительные усилия для решения этих вопросов. Чем больше времени проходит между появлением дефекта и его обнаружением, тем труднее устранить дефект.

• Ненормированная или ручная работа: расчет на ненормированную или проведенную вручную работу, которую должны сделать другие, – например, использование серверов, сред тестирования и конфигураций без функции восстановления. В идеале любые зависимости от отдела эксплуатации должны быть автоматизированы, находиться на самообслуживании и быть доступны по требованию.

• Геройство: чтобы организация могла достичь своих целей, отдельные лица или группы вынуждены порой выполнять чрезвычайные действия. Они могут даже стать частью повседневной деятельности (например, устранение проблем с производством, возникших в два часа ночи, создание сотен заявок на поддержку как обычную составляющую часть каждого выпуска ПО в производство)[29]29
  Хотя Мэри и Том Поппендики не включили геройство в категории потерь, мы это сделали в связи с высоким уровнем распространенности таких ситуаций, особенно при эксплуатации в случае систем, обслуживающих много клиентов.


[Закрыть].

Наша цель – сделать прозрачными затруднения и потери везде, где требуется геройство, и систематически осуществлять все необходимое для их смягчения или устранения, чтобы достичь цели – ускорить поток создания ценности.

Заключение

Улучшение процесса протекания технологического потока создания ценности много значит для получения результатов с помощью DevOps. Это достигается за счет того, что деятельность становится прозрачной, ограничивается НзП, уменьшаются размер партии и количество передач от сотрудника к сотруднику. Затем, в ходе повседневной работы, они устраняются.

Конкретные рекомендации, обеспечивающие быстрое течение потока создания ценностей DevOps, будут даны в четвертой части. В следующей главе мы расскажем о втором пути – принципах обратной связи.