Kubernetes-基于容器云构建devops平台
1、基于kubernetes devops的整体方案
本文以Kubernetes为基础，为基于java语言研发团队提供一套完整的devops解决方案。在此方案中，开发人员基于eclipse集成开发环境进行代码；开发人员所开发的代码交由由gitlab进行托管、版本管理和分支管理；代码的依赖更新和构建工作由Maven进行处理；为了提升工作效率和代码质量，在devops中引入SonarQube进行代码检查；对于打包构建后代码，交由docker进行镜像构建，并在私有镜像仓库中对镜像进行管理；最后，devops会将自动从私有镜像仓库从拉取镜像，并在Rancher中进行部署。
基于此devops解决方案的整体工作过程如下所示：
1）开发人员基于eclipse集成开发环境镜像代码开发的，将代码到gitlab中进行托管；
2）jenkins从gitlab拉取代码；
3）jenkins调用Maven对代码进行打包构建；
4）jenkins调用docker构建镜像；
5）jenkins将构建好的镜像上传至基于Nexus的私有镜像仓库；
6）jenkins拉取镜像，并部署镜像至Rancher中。
2、组件安装部署
此部分描述需要为devops部署的组件，根据整体方案，devops需要使用gitlab、jenkins、nexus、maven、docker和kubernetes这些组件和系统。其中，gitlab、jenkins、nexus都在kubernetes中安装部署，在jenkins中包含了maven；docker直接在物理机提供，对于docker的部署不在此部分进行阐述。
2.1 代码托管工具-Gitlab
在本文的方案中，代码的托管基于Gitlab。下面是在Kubernetes中部署gitlab的YAML配置文件，在此文件中定义了gitlab部署和服务。gitlab部署使用的镜像为gitlab/gitlab-ce:latest，并暴露了443、80和22这三个端口，并通过NFS对配置文件、日志和数据进行持久化。在服务中，端口的类型为NodePort，即允许集群外的用户可以通过映射在主机节点上的端口对gitlab进行访问。
#------------------------定义代理服务-------------------------
apiVersion: v1
kind:Service
metadata:
name: gitlab
spec:
type:NodePort
ports:
# Port上的映射端口
- port:443
targetPort:443
name: gitlab443
- port:80
targetPort:80
name: gitlab80
- port:22
targetPort:22
name: gitlab22
selector:
app: gitlab
---
# ------------------------定义Gitlab的部署 -----------------------
apiVersion: apps/v1 # for versions before 1.9.0 use apps/v1beta2
kind:Deployment
metadata:
name: gitlab
spec:
selector:
matchLabels:
app: gitlab
revisionHistoryLimit:2
template:
metadata:
labels:
app: gitlab
spec:
containers:
# 应用的镜像
- image: gitlab/gitlab-ce
name: gitlab
imagePullPolicy:IfNotPresent
# 应用的内部端口
ports:
- containerPort:443
name: gitlab443
- containerPort:80
name: gitlab80
- containerPort:22
name: gitlab22
volumeMounts:
# gitlab持久化
- name: gitlab-persistent-config
mountPath:/etc/gitlab
- name: gitlab-persistent-logs
mountPath:/var/log/gitlab
- name: gitlab-persistent-data
mountPath:/var/opt/gitlab
imagePullSecrets:
- name: devops-repo
volumes:
# 使用nfs互联网存储
- name: gitlab-persistent-config
nfs:
server:192.168.8.150
path:/k8s-nfs/gitlab/config
- name: gitlab-persistent-logs
nfs:
server:192.168.8.150
path:/k8s-nfs/gitlab/logs
- name: gitlab-persistent-data
nfs:
server:192.168.8.150
path:/k8s-nfs/gitlab/data
通过kubectl命令工具，执行如下的命令，在kubernetes集群中部署gitlab：
$ kubectl create -f {path}/gitlab.yaml
2.2 镜像仓库-Nexus
在本文的devops方案中，采用Nexus作为docker私有镜像仓库和maven的远程仓库。下面是在Kubernetes中部署Nexus的YAML配置文件，在此文件中定义了Nexus部署和服务。Nexus部署使用的镜像为sonatype/nexus3:latest，并暴露了8081、5001这两个端口，并通过NFS对配置文件、日志和数据进行持久化。在服务中，端口的类型为NodePort，即允许集群外的用户可以通过映射在主机节点上的端口对nexus进行访问。其中，5001作为docker私有镜像仓库的端口。
#------------------------定义Nexus代理服务-------------------------
apiVersion: v1
kind:Service
metadata:
name: nexus3
spec:
type:NodePort
ports:
# Port上的映射端口
- port:8081
targetPort:8081
name: nexus8081
- port:5001
targetPort:5001
name: nexus5001
selector:
app: nexus3
---#-----------------------定义Nexus部署-------------------------
apiVersion: apps/v1beta2
kind:Deployment
metadata:
name: nexus3
labels:
app: nexus3
spec:
replicas:1#副本数为3
selector:#选择器
matchLabels:
app: nexus3 #部署通过app：nginx标签选择相关资源
template:#Pod的模板规范
metadata:
labels:
app: nexus3 #Pod的标签
spec:
imagePullSecrets:
- name: devops-repo
containers:#容器
- name: nexus3
image: sonatype/nexus3
imagePullPolicy:IfNotPresent
ports:#端口
- containerPort:8081
name: nexus8081
- containerPort:5001
name: nexus5001
volumeMounts:
- name: nexus-persistent-storage
mountPath:/nexus-data
volumes:
# 宿主机上的目录
- name: nexus-persistent-storage
nfs:
server: 192.168.8.150
path: /k8s-nfs/nexus
通过kubectl命令工具，执行如下的命令，在kubernetes集群中部署nexus：
$ kubectl create -f {path}/nexus.yaml
2.3 流水线工具-Jenkins
2.3.1 jenkins安装部署
在本文的devops方案中，采用jenkins作为流水线工具。下面是在Kubernetes中部署jenkins的YAML配置文件，在此文件中定义了jenkins部署和服务。jenkins部署使用的镜像为lw96/java8-jenkins-maven-git-vim:latest，并暴露了8080这个端口，并通过NFS对配置文件和数据进行持久化。在服务中，端口的类型为NodePort，即允许集群外的用户可以通过映射在主机节点上的端口对jenkins进行访问。另外，在此镜像中也提供maven和java。
#------------------------定义代理服务-------------------------apiVersion: v1kind:Servicemetadata: name: jenkins-devopsspec: type:NodePort ports: # Port上的映射端口 - port:8080 targetPort:8080 name: pipeline8080 selector: app: jenkins-devops---
# ------------------------定义mysql的部署 -----------------------
apiVersion: apps/v1 # for versions before 1.9.0 use apps/v1beta2
kind:Deployment
metadata:
name: jenkins-devops
spec:
selector:
matchLabels:
app: jenkins-devops
revisionHistoryLimit:2
template:
metadata:
labels:
app: jenkins-devops
spec:
containers:
# 应用的镜像
- image:10.0.32.148:1008/lw96/java8-jenkins-maven-git-vim
name: jenkins-devops
imagePullPolicy:IfNotPresent
# 应用的内部端口
ports:
- containerPort:8080
name: pipeline8080
volumeMounts:
# jenkins-devops持久化
- name: pipeline-persistent
mountPath:/etc/localtime
# jenkins-devops持久化
- name: pipeline-persistent
mountPath:/jenkins
# jenkins-devops持久化
- name: pipeline-persistent-repo
mountPath: /root/.m2/repository
- name: pipeline-persistent-mnt
mountPath:/mnt
volumes:
# 使用nfs互联网存储
- name: pipeline-persistent
nfs:
server: 192.168.8.150
path: /k8s-nfs/jenkins-devops
- name: pipeline-persistent-mnt
nfs:
server:192.168.8.150
path:/k8s-nfs/jenkins-devops/mnt
- name: pipeline-persistent-repo
nfs:
server:192.168.8.150
path:/k8s-nfs/jenkins-devops/repo
通过kubectl命令工具，执行如下的命令，在kubernetes集群中部署jenkins：
$ kubectl create -f {path}/jenkins-devops.yaml
注意，后续将执行下面的操作：
- 将Kubernetes集群的kubeconfig文件拷贝到192.168.8.150主机的/k8s-nfs/jenkins-devops/mnt目录下；
- 将maven的settings.xml文件拷贝至到192.168.8.150主机的/k8s-nfs/jenkins-devops/repo目录下；
- 将maven的依赖插件包拷贝至到192.168.8.150主机的/k8s-nfs/jenkins-devops/repo目录下。
3、 devops平台搭建
3.1 nexus设置
nexus在devops中承担两个功能，作为maven的远程仓库和作为docker的私有镜像仓库。
在本文中，使用nexus默认安装的maven-snapshots、maven-releases和maven-public这三个仓库。
并为docker创建一个名为registry的私有镜像仓库，其端口为5001：
3.2 maven设置
maven负责管理代码的依赖关系和构建。maven通过settings.xml文件设置运行环境，包括与远程仓库的连接。本文中的settings.xml如下所示，http://nexus3:8081中的nexus3是在kubernetes中的服务名称。将settings.xml拷贝至192.168.8.150机器的/k8s-nfs/jenkins-devops/repo目录下。
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><settingsxmlns="http://maven.apache.org/SETTINGS/1.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/SETTINGS/1.0.0 http://maven.apache.org/xsd/settings-1.0.0.xsd"> <pluginGroups> </pluginGroups> <proxies> </proxies> <servers> <server> <id>maven-release</id> <username>admin</username> <password>admin123</password> </server> <server> <id>maven-snapshots</id> <username>admin</username> <password>admin123</password> </server> </servers>
<mirrors>
<mirror>
<id>nexus</id>
<url>http://nexus3:8081/repository/maven-public/</url>
<mirrorOf>*</mirrorOf>
</mirror>
</mirrors>
<profiles>
<profile>
<id>maven-release</id>
<activation>
<activeByDefault>true</activeByDefault>
</activation>
<repositories>
<repository>
<id>maven-release</id>
<name>Repository for Release</name>
<url>http://nexus3:8081/repository/maven-releases/</url>
<releases>
<enabled>false</enabled>
</releases>
<snapshots>
<enabled>true</enabled>
</snapshots>
</repository>
</repositories>
</profile>
<profile>
<id>maven-snapshots</id>
<activation>
<activeByDefault>true</activeByDefault>
</activation>
<repositories>
<repository>
<id>maven-release</id>
<name>Repository for Release</name>
<url>http://nexus3:8081/repository/maven-snapshots/</url>
<releases>
<enabled>false</enabled>
</releases>
<snapshots>
<enabled>true</enabled>
</snapshots>
</repository>
</repositories>
</profile>
</profiles>
</settings>
3.3 docker设置
为了能够支持将远程提交的代码构建成镜像，以及将构建好的镜像上传至镜像仓库需要在/etc/docker/daemon.json的文件中添加下面的内容。其中，10.0.32.163:32476为镜像仓库的地址和端口，tcp://0.0.0.0:4243为对外暴露的地址和端口。
{"hosts":["tcp://0.0.0.0:4243","unix:///var/run/docker.sock"],"insecure-registries":["10.0.32.163:32476"]}
并通过执行下面的命令重启docker服务：
$ systemctl daemon-reload
$ systemctl restart docker
3.4 jenkins设置
3.4.1 安装插件
jenkins作为devops平台的流程线工具，需要从gitlab中获取代码，并提交给maven进行构建；在代码构建成功后，调用docker构建镜像，并将上传至基于Nexus的私有镜像仓库；最终，在Kubernetes中部署和运行镜像。为了实现上述能力，需要在jenkins中安装如下插件：
- git plugin：与gitlab集成的插件，用于获取代码；
- maven plugin：与maven集成的插件，用于构建代码；
- CloudBees Docker Build and Publish plugin：与docker集成的插件，用于构建docker镜像，并上传至镜像仓库；
- Kubernetes Continuous Deploy Plugin：与kubernetes集成的插件，用于将镜像部署到kubernetes环境。
3.4.2 maven设置
在jenkins中的“全局工具配置”页面，设置maven的安装信息，name可以按照自己的喜好填写，MAVEN_HOME为maven的安装地址，此处为/opt/maven。
4、devops持续集成示例
1）安装git客户端和创建密钥
在工作计算上安装git客户端，并通过下面的命令创建ssh密钥：
ssh-keygen -t rsa -C "your.email@example.com"-b 4096
执行上述命令后，会在本地的～/.ssh目录创建id_rsa.pub(公钥)和id_rsa(私钥)。
2）在gitlab创建oms项目
进入gitlab，并创建一个名称为oms的项目。
在gitlab中添加所创建的公钥：
3）在eclipse中进行代码开发
在eclipse中创建类型为maven的oms项目，并进行代码开发。在完成代码开发后，将代码上传至gitlab中进行代码托管。
4）在jenkins中创建oms项目
进入jenkins，创建一个名称为oms的maven项目。
5）在jenkins中设置获取代码信息
在jenkins中，进入oms的配置页面，在源代码管理处设置获取源代码的相关信息。
- Repository URL：项目在gitlab中的地址；
- Credentials：访问gitlab的认证方式；
- Branch Specifier：代码的分支。
此处访问gitlab的认证方式为“SSH Username with private key”，Private Key的值来自于～/.ssh目录下id_rsa(私钥)的内容。
6）在jenkins中设置构建和上传镜像信息
在oms项目的配置的“Docker Build and Publish”部分，填写如下的信息；
- Repository Name：镜像的名称；
- Tag：镜像的版本；
- Docker Host URI：docker服务的地址和端口；
- Docker registry URL：docker镜像仓库的地址；
- Registry credentials：镜像仓库的认证方式。
7）在jenkins中设置部署容器信息
在oms项目的配置的“Deploy to Kubernetes”部分，填写如下的信息；
- Kubernetes Cluster Credentials：Kubernetes集群的认证方式；
- Path：kubeconfig文件的所在地址；
- Config Files：构建YAML配置文件。
8）在jenkins中执行oms构建
在oms项目创建和设置完成后，可以对项目进行构建操作。通过一键操作，jenkins将会完成从构建、打包成镜像和部署的所有工作内容：
- 从gitlab中获取oms的代码；
- 提交给maven进行构建；
- 调用docker构建镜像；
- 上传镜像至Nexus的私有镜像仓库；
- 部署镜像到kubernetes集群。
9）在kubernetes中查看部署情况
进入kubernetes(本文使用的为Rancher系统)界面，在default命名空间下，可以看到已部署的oms。
参考材料
1.《User documentation》地址：http://10.0.32.163:32269/help/user/index.md
2.《CloudBees Docker Build and Publish plugin》地址：https://wiki.jenkins.io/display/JENKINS/CloudBees+Docker+Build+and+Publish+plugin
3.《Kubernetes Continuous Deploy Plugin》地址：https://wiki.jenkins.io/display/JENKINS/Kubernetes+Continuous+Deploy+Plugin
作者简介：
季向远，北京神舟航天软件技术有限公司产品经理。本文版权归原作者所有。
微信公众号：ik8s
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