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容器上构建持续部署及最佳实践初探

分类: golang编程 | 浏览: 178

要想理解持续集成和持续部署，先要了解它的部分组成，以及各个组成部分之间的关系。下面这张图是我见过的最简洁、清晰的持续部署和集成的关系图。

图片来源（）

01.持续部署

如图所示，开发的流程是这样的：

程序员从源码库（Source Control）中下载源代码，编写程序，完成后提交代码到源码库，持续集成（Continuous Integration）工具从源码库中下载源代码，编译源代码，然后提交到运行库（Repository），然后持续交付（Continuous Delivery）工具从运行库（Repository）中下载代码，生成发布版本，并发布到不同的运行环境（例如DEV，QA，UAT， PROD）。

图中，左边的部分是持续集成，它主要跟开发和程序员有关；右边的部分是持续部署，它主要跟测试和运维有关。持续交付（Continuous Delivery）又叫持续部署（Continuous Deployment），它们如果细分的话还是有一点区别的，但我们这里不分得那么细，统称为持续部署。本文侧重讲解持续部署。

持续集成和部署有下面几个主要参与者：

  • 源代码库 ：负责存储源代码，常用的有Git和SVN；
  • 持续集成与部署工具 ：负责自动编译和打包以及把可运行程序存储到可运行库。比较流行的有Jenkins，GitLab，Travis CI，CircleCI 等；
  • 库管理器(Repository Manager) ：也就是图中的Repository，我们又叫运行库，负责管理程序组件。最常用的是Nexus。它是一个私有库，它的作用是管理程序组件。

    • 库管理器有两个职能：

    1. 管理第三方库 ：应用程序常常要用到很多第三方库，并且不同的技术栈需要的库不同，它们经常是存放在第三方公共库里，管理起来不是很方便。一般公司会建立一个私有管理库，来集中统一管理各种第三方软件，例如它既可以做为Maven库（Java），也可以做为镜像库（Docker），还可以做为NPM库（JavaScript），来保证公司软件的规范性；
    2. 管理内部程序的交付 ：所有公司在各种环境（例如DEV，QA，UAT， PROD）发布的程序都由它来管理，并赋予统一的版本号，这样任何交付都有据可查，同时便利于程序回滚。

    02.持续部署步骤

    各个公司对持续部署（Continuous Deployment）的要求不同，它的步骤也不相同，但主要包括下面几个步骤：

    • 下载源码 ：从源代码库（例如github）中下载源代码；
    • 编译代码 ：编译语言都需要有这一步；
    • 测试 ：对程序进行测试；
    • 生成镜像 ：这里包含两个步骤，一个是创建镜像，另一个是存储镜像到镜像库；
    • 部署镜像 ：把生成的镜像部署到容器上。

    上面的流程是广义的持续部署流程，狭义的流程是从库管理器中检索可运行程序，这样就省去了下载源码和编译代码环节，改由直接从库管理器中下载可执行程序。但由于并不是每个公司都有单独的库管理器，这里就采用了广义的持续部署流程，这样对每个公司都适用。

    03.持续部署实例

    下面我们通过一个具体的实例来展示如何完成持续部署。我们用Jenkins来做为持续部署工具，用它部署一个Go程序到k8s环境。

    我们的流程基本是上面讲的狭义流程，但由于没有Nexus，我们稍微变通了一下，改由从源码库直接下载源程序，步骤如下：

    1. 下载源码：从github下载源代码到Jenkins的运行环境；
    2. 测试：这一步暂时没有实际内容；
    3. 生成镜像：创建镜像，并上传到Docker hub；
    4. 部署镜像：将生成的镜像部署到k8s。

    在创建Jenkins项目之前，先要做些准备工作：

    建立Docker Hub账户

    需要在Docker Hub上创建账户和镜像库，这样才能上传镜像。具体过程这里就不详细讲解了，请查阅相关资料。

    在Jenkins上创建凭证（Credentials）

    需要设置访问Docker hub的用户和口令，以后在Jenkins脚本里可以通过变量的方式进行引用，这样口令就不会以明码的方式出现在程序里。

    用管理员账户登录 Jenkins主页面后，找到 Manage Jenkins-》Credentials-》System -》Global Credentials -》Add Credentials，如下图所示输入你的Docker Hub的用户名和口令。“ID”是后面你要在脚本里引用的。

    创建预装Docker和k8s的Jenkins镜像

    Jenkins的默认容器里面没有Docker和k8s，因此我们需要在Jenkins镜像的基础上重新创建新的镜像，后面还会详细讲解。

    下面是镜像文件（Dockerfile-modified-jenkins） 

    FROM jenkins/jenkins:lts

USER root

ENV DOCKERVERSION=19.03.4

RUN curl -fsSLO {DOCKERVERSION}.tgz \
 && tar xzvf docker-${DOCKERVERSION}.tgz --strip 1 \
 -C /usr/local/bin docker/docker \
 && rm docker-${DOCKERVERSION}.tgz

RUN curl -LO  -s  \
 && chmod x ./kubectl \
 && mv ./kubectl /usr/local/bin/kubectl

    上面的镜像在“jenkins/jenkins:lts”的基础上又安装了Docker和kubectl，这样就支持这两个软件了。镜像里使用的是docker的19.03.4版本。这里装的只是“Docker CLI”，没有Docker引擎。用的时候还是要把虚拟机的卷挂载到容器上，使用虚机的Docker引擎。因此最好保证容器里的Docker版本和虚机的Docker版本一致。

    使用如下命令查看Docker版本： 

    vagrant@ubuntu-xenial:/$ docker version

    详细情况请参见Configure a CI/CD pipeline with Jenkins on Kubernetes

    准备工作已经完成，现在要正式创建Jenkins项目：

    Jenkins脚本：

    项目的创建是在Jenkins的主页上来完成，它的名字是“jenkins-k8sdemo”，它的最主要部分是脚本代码，它也跟Go程序存放在相同的源码库中，文件的名字也是“jenkins-k8sdemo”。项目的脚本页面如下图所示。

    下面就是jenkins-k8sdemo脚本文件： 

    def POD_LABEL = "k8sdemopod-${UUID.randomUUID().toString()}"
podTemplate(label: POD_LABEL, cloud: 'kubernetes', containers: [
 containerTemplate(name: 'modified-jenkins', image: 'jfeng45/modified-jenkins:1.0', ttyEnabled: true, command: 'cat')
 ],
 volumes: [
 hostPathVolume(mountPath: '/var/run/docker.sock', hostPath: '/var/run/docker.sock')
 ]) {

 node(POD_LABEL) {
 def kubBackendDirectory = "/script/kubernetes/backend"
 stage('Checkout') {
 container('modified-jenkins') {
 sh 'echo get source from github'
 git '#39;
 }
 }
 stage('Build image') {
 def imageName = "jfeng45/jenkins-k8sdemo:${env.BUILD_NUMBER}"
 def dockerDirectory = "${kubBackendDirectory}/docker/Dockerfile-k8sdemo-backend"
 container('modified-jenkins') {
 withCredentials([[$class: 'UsernamePasswordMultiBinding',
 credentialsId: 'dockerhub',
 usernameVariable: 'DOCKER_HUB_USER',
 passwordVariable: 'DOCKER_HUB_PASSWORD']]) {
 sh """
 docker login -u ${DOCKER_HUB_USER} -p ${DOCKER_HUB_PASSWORD}
 docker build -f ${WORKSPACE}${dockerDirectory} -t ${imageName} .
 docker push ${imageName}
 """
 }
 }
 }
 stage('Deploy') {
 container('modified-jenkins') {
 sh "kubectl apply -f ${WORKSPACE}${kubBackendDirectory}/backend-deployment.yaml"
 sh "kubectl apply -f ${WORKSPACE}${kubBackendDirectory}/backend-service.yaml"
 }
 }
 }
}

    我们逐段看一下代码：

    设定容器镜像： 

    podTemplate(label: POD_LABEL, cloud: 'kubernetes', containers: [
 containerTemplate(name: 'modified-jenkins', image: 'jfeng45/modified-jenkins:1.0', ttyEnabled: true, command: 'cat')
 ],
 volumes: [
 hostPathVolume(mountPath: '/var/run/docker.sock', hostPath: '/var/run/docker.sock')
 ])

    这里设定Jenkins子节点Pod的容器镜像，用的是“jfeng45/modified-jenkins:1.0”，也就是我们在上个步骤创建的。所有的脚本里的步骤（stage）都用的是这个镜像。“volumes：”用来挂载卷到Jenkins容器中，这样Jenkins子节点就可以使用虚机的Docker引擎。

    关于Jenkins脚本命令和设置挂载卷请参阅jenkinsci/kubernetes-plugin

    创建镜像：

    下面的代码生成Go程序的Docker镜像文件，这里我们没有用Docker插件，而是直接调用Docker命令，它的好处后面会讲到。它引用了我们前面设置的“Docker hub”的凭证去访问Docker库。在脚本里，我们先登录到“Docker hub”，然后使用上一步从GitHub下载的源代码来创建镜像，最后上传镜像到“Docker hub”。其中“WORKSPACE”是Jenkins预定义变量，从GitHub下载的源代码就存放在“ {WORKSPACE}”是Jenkins预定义变量，从GitHub下载的源代码就存放在“WORKSPACE”是Jenkins预定义变量，从GitHub下载的源代码就存放在“{WORKSPACE}”里。 

    stage('Build image') {

 def imageName = "jfeng45/jenkins-k8sdemo:${env.BUILD_NUMBER}"
 def dockerDirectory = "${kubBackendDirectory}/docker/Dockerfile-k8sdemo-backend"
 container('modified-jenkins') {
 withCredentials([[$class: 'UsernamePasswordMultiBinding',
 credentialsId: 'dockerhub',
 usernameVariable: 'DOCKER_HUB_USER',
 passwordVariable: 'DOCKER_HUB_PASSWORD']]) {
 sh """
 docker login -u ${DOCKER_HUB_USER} -p ${DOCKER_HUB_PASSWORD}
 docker build -f ${WORKSPACE}${dockerDirectory} -t ${imageName} .
 docker push ${imageName}
 """
 }
 }
 }

    如果你想了解Jenkins命令详情，请参阅Set Up a Jenkins CI/CD Pipeline with Kubernetes

    我们这里并没有重新生成Go程序的镜像文件，而是复用了以前就有的k8s创建Go程序的镜像文件，Go程序的镜像文件路径是“\script\kubernetes\backend\docker\Dockerfile-k8sdemo-backend”。

    它的代码如下。后面还会讲到这样做的好处。 

    # vagrant@ubuntu-xenial:~/app/k8sdemo/script/kubernetes/backend$
# docker build -t k8sdemo-backend .

FROM golang:latest as builder

# Set the Current Working Directory inside the container
WORKDIR /app

COPY go.mod go.sum ./

RUN go mod download

COPY . .

WORKDIR /app/cmd

# Build the Go app
#RUN CGO_ENABLED=0 GOOS=linux go build -a -installsuffix cgo -o main.exe

RUN go build -o main.exe

######## Start a new stage from scratch #######
FROM alpine:latest

RUN apk --no-cache add ca-certificates

WORKDIR /root/

RUN mkdir /lib64 && ln -s /lib/libc.musl-x86_64.so.1 /lib64/ld-linux-x86-64.so.2

# Copy the Pre-built binary file from the previous stage
COPY --from=builder /app/cmd/main.exe .

# Command to run the executable
# CMD exec /bin/bash -c "trap : TERM INT; sleep infinity & wait"
CMD

    部署镜像：

    下面部署Go程序到k8s上，这里也没有用kubectl插件，而是直接用kubectl命令调用已经存在的k8s的部署和服务配置文件（文件里会引用生成的Go镜像），它的好处后面也会讲到。 

     stage('Deploy') {
 container('modified-jenkins') {
 sh "kubectl apply -f ${WORKSPACE}${kubBackendDirectory}/backend-deployment.yaml"
 sh "kubectl apply -f ${WORKSPACE}${kubBackendDirectory}/backend-service.yaml"
 }
 }

    关于k8s的部署和服务配置文件详情，请参阅把应用程序迁移到k8s需要修改什么？

    为什么没用Declarative？

    用脚本来写Pipeline有两种方法，“Scripted Pipleline”和“Declarative Pipleline”，这里用的是第一种方法。“Declarative Pipleline”是新的方法，之所以没用它，是因为开始用的是Declarative模式但没调出来，然后就改用“Scripted Pipleline”，结果成功了。后来才发现设置Declarative的方法，特别是如何挂载卷，但看了一下，比起“Scripted Pipleline”要复杂不少，就偷了一下懒，没有再改。

    如果你想知道怎样在Declarative模式下设置挂载卷，请参阅Jenkins Pipeline Kubernetes Agent shared Volumes

    自动执行项目：

    现在的Jenkins中的项目需要手动启动，如果你需要自动启动项目的话就要创建webhook，GitHub和dockerhub都支持webhook，在它们的页面上都有设置选项。“webhook”是一个反向调用的URL，每当有新的代码或镜像提交时，GitHub和dockerhub都会调用这个URL，URL被设置成Jenkins的项目地址，这样相关的项目就会自动启动。

    检验结果：

    现在Jenkins的项目就完全配置好了，需要运行项目，检验结果。启动项目后，

    查看“Console Output”，下面是部分输出（全部输出太长，请看附录），说明部署成功。 

    。。。
 kubectl apply -f /home/jenkins/workspace/test1/script/kubernetes/backend/backend-deployment.yaml
deployment.apps/k8sdemo-backend-deployment created
[Pipeline] sh kubectl apply -f /home/jenkins/workspace/test1/script/kubernetes/backend/backend-service.yaml
service/k8sdemo-backend-service created
[Pipeline] }
[Pipeline] // container
[Pipeline] }
[Pipeline] // stage
[Pipeline] }
[Pipeline] // node
[Pipeline] }
[Pipeline] // podTemplate
[Pipeline] End of Pipeline
Finished: SUCCESS

 stage('Deploy') {
 container('modified-jenkins') {
 sh "kubectl apply -f ${WORKSPACE}${kubBackendDirectory}/backend-deployment.yaml"
 sh "kubectl apply -f ${WORKSPACE}${kubBackendDirectory}/backend-service.yaml"
 }
 }

    查看运行结果：

    获得Pod名字： 

    vagrant@ubuntu-xenial:/home$ kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
envar-demo 1/1 Running 15 32d
k8sdemo-backend-deployment-6b99dc6b8c-8kxt9 1/1 Running 0 50s
k8sdemo-database-deployment-578fc88c88-mm6x8 1/1 Running 9 20d
k8sdemo-jenkins-deployment-675dd574cb-r57sb 1/1 Running 0 2d23h

    登录Pod并运行程序： 

    vagrant@ubuntu-xenial:/home$ kubectl exec -ti k8sdemo-backend-deployment-6b99dc6b8c-8kxt9 -- /bin/sh
~ # ./main.exe
DEBU[0000] connect to database
DEBU[0000] dataSourceName:dbuser:dbuser@tcp(k8sdemo-database-service:3306)/service_config?charset=utf8
DEBU[0000] FindAll()
DEBU[0000] created=2019-10-21
DEBU[0000] find user:{1 Tony IT 2019-10-21}
DEBU[0000] find user list:[{1 Tony IT 2019-10-21}]
DEBU[0000] user lst:[{1 Tony IT 2019-10-21}]

    结果正确。

    04. Jenkins原理

    实例部分已经结束，下面来探讨最佳实践。在这之前，先要搞清楚Jenkins的原理。

    可执行命令

    我一直有一个问题就是那些命令是Jenkins可以通过shell执行的？Jenkins和Docker、k8s不同，后者有自己的一套命令，只要把它们学会了就行了。而Jenkins是通过与别的系统集成来工作的，因此它的可执行命令与其他系统有关，这导致了你很难知道那些命令是可以执行的，那些不行。你需要弄懂它的原理，才能得到答案。当Jenkins执行脚本时，主节点会自动生成一个子节点（Docker容器），所有的Jenkins命令都是在这个容器里执行的。所以能执行的命令与容器密切相关。一般来讲，你可以通过shell来运行Linux命令。那下面的问题就来了：

    1. 为什么我不能用Bash？
      因为你使用的子节点的容器可能使用的是精简版的Linux，例如Alpine，它是没有Bash的。
    2. 为什么我不能运行Docker命令或Kubectl？

    因为它的默认容器是jenkinsci/jnlp-slave，而它里面没有预装Docker或 kubectl。你可以不使用默认容器，而是指定你自己的容器，并在其中预装上述软件，那么就可以执行这些命令了。

    如何共享文件

    一个Jenkins项目通常要分成几个步骤（stage）来完成，例如你下载的源码要在几个步骤之间共享，那怎么共享呢？Jenkins为每个项目分配了一个WORKSPACE（磁盘空间）, 里面存储了所有从源码库和其他地方下载的文件，不同stage之间可以通过WORKSPACE来共享文件。

    关于WORKSPACE详情，请参阅Jenkins Project Artifacts and Workspace

    最佳实践

    要总结最佳实践就要理解持续部署在整个开发流程中的作用和位置，它主要起一个串接各个环节的作用。而程序的部署是由k8s和Docker来完成的，因此程序部署的脚本也都在k8s中，并由k8s来维护。我们不想在Jenkins里再维护一套类似的脚本，因此最好的办法是把Jenkins的脚本压缩到最小，尽可能多地直接调用k8s的脚本。

    另外能写代码就不要在页面上配置，只有代码是可以重复执行并保证稳定结果的，页面配置不能移植，而且不能保证每次配置都产生一样的结果。

    尽量少使用插件

    Jenkins有许多插件，基本上你想要完成什么功能都有相应的插件。例如你需要使用Docker功能，就有“Docker Pipeline”插件，你要使用k8s功能就有“kubectl”插件。但它会带来很多的问题。

    第一，每个插件都有他自己的设置方式（一般要在Jenkins插件页面进行设置），但这种设置是与其他持续部署工具不兼容的。如果以后你要迁移到其他持续部署工具，这些设置都需要废弃;

    第二，每个插件都有自己的命令格式，因此你需要另外学习一套新的命令;

    第三，这些插件往往只支持部分功能，使你能做的事情受到了限制。

    例如，你需要创建一个Docker镜像文件，命令如下，它将创建一个名为”jfeng45/jenkins-k8sdemo”的镜像，镜像的默认文件是在项目的根目录下的Dockerfile。 

    app = docker.build("jfeng45/jenkins-k8sdemo"）

    但创建Docker镜像文件命令有许多参数选项，例如，你的镜像文件名不是Dockerfile，并且目录不是在项目根目录下，应如何写呢？这在以前的版本是不支持的，后来的版本支持了，但毕竟不太方便，还要学新的命令。最好的办法是能直接使用Docker命令，这样就完美的解决了上面说的三个问题。答案就在前面讲的Jenkins原理里，其实绝大多数插件都是不需要的，你只要自己创建一个Jenkins子节点容器，并安装相应的软件就能圆满解决。

    下面是使用插件的脚本和不使用的对比，不使用的看起来更长，那时因为使用插件的脚本和Jenkins里的凭证设置有更好的集成，而不使用的脚本没有。但除了这个小缺点，其他方面不使用的脚本都要远远优于使用插件的。

    使用插件的脚本（用插件命令）： 

    stage('Create Docker images') {
 container('docker') {
 app = docker.build("jfeng45/codedemo", "-f ${WORKSPACE}/script/kubernetes/backend/docker/Dockerfile-k8sdemo-test .")
 docker.withRegistry('', 'dockerhub') {
 // Push image and tag it with our build number for versioning purposes.
 app.push("${env.BUILD_NUMBER}")
 }
 }
 }

    不使用插件的脚本（直接用Docker命令）： 

    stage('Create a d ocker image') {
 def imageName = "jfeng45/codedemo:${env.BUILD_NUMBER}"
 def dockerDirectory = "${kubBackendDirectory}/docker/Dockerfile-k8sdemo-backend"
 container('modified-jenkins') {
 withCredentials([[$class: 'UsernamePasswordMultiBinding',
 credentialsId: 'dockerhub',
 usernameVariable: 'DOCKER_HUB_USER',
 passwordVariable: 'DOCKER_HUB_PASSWORD']]) {
 sh """
 docker login -u ${DOCKER_HUB_USER} -p ${DOCKER_HUB_PASSWORD}
 docker build -f ${WORKSPACE}${dockerDirectory} -t ${imageName} .
 docker push ${imageName}
 """
 }
 }
 }

    尽量多使用k8s和Dcoker

    例如我们要创建一个应用程序的镜像，我们可以写一个Docker文件，并在Jenkins脚本里调用这个Docker文件来创建，也可以写一个Jenkins脚本，在脚本里来创建镜像。比较好的方法是前者。因为Docker和k8s都是事实上的标准，移植起来很方便。

    Jenkins脚本的代码越少越好

    如果你认同前面两个原则，那么这一条就是顺理成章的，原因也和上面是一样的。

    05.常见问题

    1.变量要放在双引号里

    Jenkins的脚本即可以使用单引号也可以使用双引号，但如果你在引号里引用了变量，那么就要使用双引号。

    正确的命令： 

    sh "kubectl apply -f ${WORKSPACE}${kubBackendDirectory}/backend-deployment.yaml"

    错误的命令： 

    sh 'kubectl apply -f ${WORKSPACE}${kubBackendDirectory}/backend-deployment.yaml'

    2.docker not found

    如果Jenkins的容器里没有Docker，但你又调用了Docker命令，那么“Console Output”里就会有如下错误： 

    docker inspect -f . k8sdemo-backend:latest
/var/jenkins_home/workspace/k8sdec@2@tmp/durable-01e26997/script.sh: 1: /var/jenkins_home/workspace/k8sdec@2@tmp/durable-01e26997/script.sh: docker: not found

    3.Jenkins宕机了

    在调试Jenkins时，我新创建了一个镜像文件并上传到“Docker hub”之后就发现Jenkins宕机了。检查了Pod，发现了问题，k8s找不到Jenkins的镜像文件了（镜像文件从磁盘上消失了）。因为Jenkins的部署文件的设置是“imagePullPolicy: Never”，所以一旦镜像没有了，它不会自动重新下载。后来找到了原因，Vagrant的默认磁盘大小是10G，如果空间不够，它会自动从磁盘上删除其他镜像文件，腾出空间，结果就把Jenkins的镜像文件给删了，解决方案是扩充Vagrant的磁盘大小。

    下面是修改之后的Vagrantfile，把磁盘空间改成了16G。 

    Vagrant.configure(2) do |config|
 。。。
 config.vm.box = "ubuntu/xenial64"
 config.disksize.size = '16GB'
 。。。
end

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