Debian中Fortran项目如何持续集成

Debian 上 Fortran 项目的持续集成实践

一、环境与工具选型

• 编译器与基础工具：安装 gfortran、构建工具（make 或 fpm）、版本控制 git。示例：sudo apt update && sudo apt install -y gfortran make git。
• 常用依赖库：数值计算用 libblas-dev、liblapack-dev；并行计算用 libopenmpi-dev（Fortran 2008 接口常用 -lmpi_f08）；FFT 用 libfftw3-dev；HDF5 用 hdf5-dev。
• 单元测试框架：选择 FRUIT 或 pFUnit，便于在 CI 中自动化运行测试并判定结果。
• CI 引擎：自建可用 Jenkins（Debian 上 apt 安装、配合 Webhook 触发）；也可用 GitLab CI/CD 或 Travis CI 等托管服务，编写 Jenkinsfile 或 .gitlab-ci.yml 即可。

二、本地可复现的构建与测试

• 使用 gfortran 与 Make 的最小示例
  • 编译：gfortran -O2 -c utils.f90 main.f90 -o app
  • 运行：./app
• 使用 fpm 的最小示例
  • 构建：fpm build
  • 运行：fpm run
• 使用 FRUIT 的单元测试示例
  • 安装：sudo apt install -y fruit
  • 编译：gfortran -c my_module.f90 test_my_module.f90 -lfruit -o test_app
  • 运行：./test_app（观察断言结果）
• 使用 pFUnit 的单元测试示例
  • 安装：从源码构建并安装 pFUnit（遵循其官方构建流程）
  • 编译与运行：使用 pFUnit 提供的构建/运行方式执行测试并输出结果
• 建议做法：在仓库根目录提供 Makefile 或 fpm.toml，并配套 run_tests.sh，保证“本地一键构建+测试”与 CI 脚本保持一致。

三、Jenkins 自建 CI 流水线

• 安装与插件
  • 安装：sudo apt update && sudo apt install -y jenkins
  • 启动：sudo systemctl enable --now jenkins
  • 必要插件：Pipeline、Git、Generic Webhook Trigger（用于代码推送触发）
• 代码源与触发器
  • 在 Jenkins 任务中配置 Git 仓库 URL 与凭证
  • 在“构建触发器”选择 Generic Webhook Trigger，可设置 Token；在代码托管侧（如 GitLab/Codeup）添加 Webhook：http://JENKINS_URL/generic-webhook-trigger/invoke?token=YOUR_TOKEN
• 示例 Jenkinsfile（多矩阵构建 + 测试）
  • 说明：并行在不同 gfortran 版本与 OpenMPI 开关下构建与测试；测试阶段执行测试程序并根据退出码判定成功/失败
  • 关键要点：使用 matrix 做编译器与特性的组合覆盖；测试阶段以脚本退出码作为质量门禁
  • 参考片段：

    pipeline {
      agent any
      tools { tool 'Default' } // 确保已配置好 gfortran 工具
      stages {
        stage('Build and Test') {
          matrix {
            axes {
              axis { name 'GFORTRAN'; values '10', '11', '12' }
              axis { name 'MPI';     values 'no', 'yes' }
            }
            stages {
              stage('Install deps') {
                steps { sh 'sudo apt-get update && sudo apt-get install -y gfortran-$GFORTRAN libblas-dev liblapack-dev' }
                when { expression { env.MPI == 'yes' } }
                steps { sh 'sudo apt-get install -y libopenmpi-dev' }
              }
              stage('Build') {
                steps {
                  sh '''
                    if [ "$MPI" = "yes" ]; then
                      FC=mpif90 FFLAGS="-O2 -fopenmp" make -f Makefile.mpi
                    else
                      FC=gfortran FFLAGS="-O2" make
                    fi
                  '''
                }
              }
              stage('Test') {
                steps {
                  sh './run_tests.sh'
                }
              }
            }
          }
        }
      }
      post {
        always { echo 'CI finished.' }
        failure { echo 'Build or tests failed.' }
      }
    }
    

四、GitLab CI 示例

• 在仓库根目录创建 .gitlab-ci.yml，利用官方 fortran 镜像或 Debian 镜像安装 gfortran 与依赖，执行构建与测试
• 示例：

  image: fortran:latest   # 或 debian:stable-slim
  
  before_script:
    - apt-get update -qq && apt-get install -y -qq gfortran libblas-dev liblapack-dev make
  
  build:
    script:
      - make
    artifacts:
      paths:
        - app
      expire_in: 1 week
  
  test:
    script:
      - ./run_tests.sh
  

• 说明：将 run_tests.sh 设计为以退出码表示测试结果；如需 MPI，在 before_script 中增加 libopenmpi-dev 并在构建阶段使用 mpif90。

五、质量门禁与交付建议

• 编译器矩阵：至少覆盖 gfortran 10/11/12，确保对现代语言特性与优化选项的兼容
• 依赖覆盖：同时跑 串行 与 OpenMPI 场景（链接 -lmpi_f08），验证并行接口与构建链路
• 测试规范：使用 FRUIT/pFUnit 编写可自动判定的单元测试；测试程序以 0 退出码表示通过，非 0 即失败
• 产物归档：保存可执行文件、测试日志与覆盖率报告（若有），便于回溯与发布
• 触发策略：代码 push/merge request 即触发；必要时对 master/main 分支增加额外门禁（如更严格的静态检查或性能基准）
• 渐进增强：在 CI 中加入 Valgrind（检查内存错误）、gprof/perf（性能回归基线）等步骤，提升稳定性与性能可观测性