持续集成与发布(CI/CD)

持续集成与发布,简称 CI/CD,是微服务构建的重要环节,也是 DevOps 中推崇的方法论。如何在 Kubernetes 中使用持续构建与发布工具?可以既可以与企业内部原有的持续构建集成,例如 Jenkins,也可以在 Kubernetes 中部署一套新的持续构建与发布工具,例如 Drone、ArgoCD、Tekton 等。

众所周知 Kubernetes 并不提供代码构建、发布和部署,所有的这些工作都是由 CI/CD 工作流完成的,TheNewStack 推出过一本专门介绍 Kubernetes 中的 CI/CD 的白皮书 CI/CD with Kubernetes,本书共 117 页,介绍了 Kubernetes 中 CI/CD 的现状。

CI/CD with Kubernetes 简介

主要作者

  • Rob Scott:ReactiveOps 公司的 SRE
  • Janakiram MSV:Janakiram & Associates 的首席分析师
  • Craig Martin:Kenzan 的高级副总裁
  • Container Solutions

主要内容

  • DevOps 模式
  • 云原生应用模式
  • 使用 Spinnaker 做持续交付
  • 云原生时代的监控

本节本分内容引用自本书。

DevOps 模式

在云原生应用诞生之前,就已经有很多流行的自动化运维工具,比如 Chef、Puppet 等,后来又诞生了 CI/CD 流水线,Docker 和 DevOps 使用容器解除开发和运维之间的隔阂,但同时也带来了一些挑战,比如频繁的发布变更如何控制,如何控制容器集群的行为,如何拆分应用到容器之中等。这是一个专门用于容器编排调度的工具呼之欲出,Kubernetes 的出现彻底改变了局面,可以说它直接改变了应用的基础架构。

Kubernetes 改变了应用的基础架构
图 6.10.1:Kubernetes 改变了应用的基础架构

Kubernetes 细化的应用程序的分解粒度,同时将服务发现、配置管理、负载均衡和健康检查等作为基础设施的功能,简化了应用程序的开发。

而 Kubernetes 这种声明式配置尤其适合 CI/CD 流程,况且现在还有如 Helm、Draft、Spinnaker、Skaffold 等开源工具可以帮助我们发布 Kuberentes 应用。

Kubernetes 中的 CI/CD
图 6.10.2:Kubernetes 中的 CI/CD

有了基于 Kubernetes 的 CI/CD 流程后,又出现了 GitOps 和 DevSecOps。

GitOps

GitOps 是一套使用 Git 来管理基础设施和应用配置的实践。对于 Kubernetes 来说,这意味着任何 GitOps 操作者都需要依次自动完成以下步骤:

  1. 通过克隆或拉取更新 Git 仓库(如 GitHub、GitLab),从 Git 中检索最新的配置清单
  2. 使用 kubectl diff 将 Git 配置清单与 Kubernetes 集群中的实时资源进行比较
  3. 最后,使用 kubectl apply 将更改推送到 Kubernetes 集群中

Kubernetes 中 GitOps 的流程如下图所示。

Kubernetes 中的 GitOps 流程示意图
图 6.10.3:Kubernetes 中的 GitOps 流程示意图

该流程虽然看上去很简单,但是有很多隐藏的细节在其中,真正实施起来还是比较复杂的。

云原生应用模式

云原生是通过构建团队、文化和技术,利用自动化和架构来管理系统的复杂性和解放生产力。——Joe Beda,Heotio CTO,联合创始人

云原生应用的 10 条关键属性。

  1. 使用轻量级的容器打包
  2. 使用最合适的语言和框架开发
  3. 以松耦合的微服务方式设计
  4. 以 API 为中心的交互和协作
  5. 无状态和有状态服务在架构上界限清晰
  6. 不依赖于底层操作系统和服务器
  7. 部署在自服务、弹性的云基础设施上
  8. 通过敏捷的 DevOps 流程管理
  9. 自动化能力
  10. 通过定义和策略驱动的资源分配

将应用程序架构中的不同组件映射到云原生的工作负载中,如下图所示:

云原生工作负载
图 6.10.4:云原生工作负载

这也是 DevOps 需要关注的部分,如何将云原生的组件映射为 Kubernetes 的原语(即 Kubernetes 里的各种资源对象和概念组合)呢?如下图所示。

云原生工作负载映射到 Kuberentes 原语
图 6.10.5:云原生工作负载映射到 Kuberentes 原语

在 Kubernetes 中发布应用时,需要注意的点总结概括为以下 10 条:

  1. 不要直接部署裸的 Pod。
  2. 为工作负载选择合适的 Controller。
  3. 使用 Init 容器确保应用程序被正确的初始化。
  4. 在应用程序工作负载启动之前先启动 service。
  5. 使用 Deployment history 来回滚到历史版本。
  6. 使用 ConfigMap 和 Secret 来存储配置。
  7. 在 Pod 里增加 Readiness 和 Liveness 探针。
  8. 给 Pod 设置 CPU 和内存资源限额。
  9. 定义多个 namespace 来限制默认 service 范围的可视性。
  10. 配置 HPA 来动态扩展无状态工作负载。

参考

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