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Step by Step！Kubernetes持续部署指南

发表于：2024-12-12 作者：千家信息网编辑
千家信息网最后更新 2024年12月12日，本文是作者通过亲身实践，从零基础开始，一步一步总结出来的Kubernetes持续部署工作流程。文章从前期的工具准备开始，到复刻存储库、测试、构建镜像、构建流水线最后进行部署，所有的工作流程都一一展现在
千家信息网最后更新 2024年12月12日Step by Step！Kubernetes持续部署指南

本文是作者通过亲身实践，从零基础开始，一步一步总结出来的Kubernetes持续部署工作流程。文章从前期的工具准备开始，到复刻存储库、测试、构建镜像、构建流水线最后进行部署，所有的工作流程都一一展现在文章中，对于想要拥有全自动持续交付流水线的用户将有很大的借鉴意义。


在很久很久以前的一份工作中，我的任务是将老式的LAMP堆栈切换到Kubernetes上。那会儿我的老板总是追逐新技术，认为只需要几天时间就能够完成新旧技术的迭代--鉴于那时我们甚至对容器的工作机制一无所知，所以不得不说老板的想法真的很大胆。

在阅读了官方文档并且搜索了很多信息之后，我们开始感到不知所措--有许多新的概念需要学习：pod、容器以及replica等。对我而言，Kubernetes似乎只是为一群聪明的开发者而设计的。

然后我做了我在这一状况下常做的事：通过实践来学习。通过一个简单的例子可以很好地理解错综复杂的问题，所以我自己一步一步完成了整个部署过程。

最后，我们做到了，虽然远未达到规定的一周时间--我们花了将近一个月的时间来创建三个集群，包括它们的开发、测试和生产。

本文我将详细介绍如何将应用程序部署到Kubernetes。阅读完本文之后，你将拥有一个高效的Kubernetes部署和持续交付工作流程。

持续集成与交付

持续集成是在每次应用程序更新时构建和测试的实践。通过以少量的工作，更早地检测到错误并立即解决。

集成完成并且所有测试都通过之后，我们就能够添加持续交付到自动化发布和部署的流程中。使用CI/CD的项目可以更频繁、更可靠地发布。

我们将使用Semaphore，这是一个快速、强大且易用地持续集成和交付（CI/CD）平台，它能够自动执行所有流程：

1、 安装项目依赖项

2、 运行单元测试

3、 构建一个Docker镜像

4、 Push镜像到Docker Hub

5、 一键Kubernetes部署

对于应用程序，我们有一个Ruby Sinatra微服务，它暴露一些HTTP端点。该项目已包含部署所需的所有内容，但仍需要一些组件。

准备工作

在开始操作之前，你需要登录Github和Semaphore账号。此外，为后续方便拉取或push Docker镜像，你需要登录Docker Hub。

接下来，你需要在计算机上安装一些工具：

  • Git：处理代码

  • curl：网络的"Swiss Knife"

  • kubectl：远程控制你的集群

当然，千万不要忘了Kubernetes。大部分的云供应商都以各种形式提供此服务，选择适合你的需求的即可。最低端的机器配置和集群大小足以运行我们示例的app。我喜欢从3个节点的集群开始，但你可以只用1个节点的集群。

集群准备好之后，从你的供应商中下载kubeconfig文件。有些允许你直接从其web控制台下载，有些则需要帮助程序。我们需要此文件才能连接到集群。

有了这个，我们已经可以开始了。首先要做的是fork存储库。

Fork存储库

在这篇文章中fork我们将使用的演示应用程序。

  1. 访问semaphore-demo-ruby-kubernetes存储库，并且点击右上方的Fork按钮

  2. 点击Clone or download按钮并且复制地址

  3. 复制存储库：$ git clone https://github.com/your_repository_path…

使用Semaphore连接新的存储库

1、 登录到你的Semaphore

2、 点击侧边栏的链接，创建一个新项目

3、 点击你的存储库旁【Add Repository】按钮

使用Semaphore测试

持续集成让测试变得有趣并且高效。一个完善的CI 流水线能够创建一个快速反馈回路以在造成任何损失之前发现错误。我们的项目附带一些现成的测试。

打开位于.semaphore/semaphore.yml的初始流水线文件，并快速查看。这个流水线描述了Semaphore构建和测试应用程序所应遵循的所有步骤。它从版本和名称开始。

version: v1.0name: CI


接下来是agent，它是为job提供动力的虚拟机。我们可以从3种类型中选择：

agent:  machine:    type: e1-standard-2    os_image: ubuntu1804


Block（块）、任务以及job定义了在流水线的每个步骤中要执行的操作。在Semaphore，block按照顺序运行，与此同时，在block中的job也会并行运行。流水线包含2个block，一个是用于库安装，一个用于运行测试。



第一个block下载并安装了Ruby gems。

- name: Install dependencies  task:    jobs:      - name: bundle install        commands:          - checkout          - cache restore gems-$SEMAPHORE_GIT_BRANCH-$(checksum Gemfile.lock),gems-$SEMAPHORE_GIT_BRANCH,gems-master          - bundle install --deployment --path .bundle          - cache store gems-$SEMAPHORE_GIT_BRANCH-$(checksum Gemfile.lock) .bundle


Checkout复制了Github里的代码。既然每个job都在完全隔离的机器里运行，那么我们必须依赖缓存（cache）来在job运行之间存储和检索文件。

blocks:  - name: Install dependencies    task:      jobs:        - name: bundle install          commands:            - checkout            - cache restore gems-$SEMAPHORE_GIT_BRANCH-$(checksum Gemfile.lock),gems-$SEMAPHORE_GIT_BRANCH,gems-master            - bundle install --deployment --path .bundle            - cache store gems-$SEMAPHORE_GIT_BRANCH-$(checksum Gemfile.lock) .bundle


第二个block进行测试。请注意我们重复使用了checkout和cache的代码以将初始文件放入job中。最后一个命令用于启动RSpec测试套件。

- name: Tests  task:    jobs:      - name: rspec        commands:          - checkout          - cache restore gems-$SEMAPHORE_GIT_BRANCH-$(checksum Gemfile.lock),gems-$SEMAPHORE_GIT_BRANCH,gems-master          - bundle install --deployment --path .bundle          - bundle exec rspec


最后一个部分我们来看看Promotion。Promotion能够在一定条件下连接流水线以创建复杂的工作流程。所有job完成之后，我们使用 auto_promote_on来启动下一个流水线。

promotions:  - name: Dockerize    pipeline_file: docker-build.yml    auto_promote_on:      - result: passed


工作流程继续执行下一个流水线。

构建Docker镜像

我们可以在Kubernetes上运行任何东西，只要它打包在Docker镜像中。在这一部分，我们将学习如何构建镜像。

我们的Docker镜像将包含应用程序的代码、Ruby以及所有的库。让我们先来看一下Dockerfile：

FROM ruby:2.5RUN apt-get update -qq && apt-get install -y build-essentialENV APP_HOME /appRUN mkdir $APP_HOMEWORKDIR $APP_HOMEADD Gemfile* $APP_HOME/RUN bundle install --without development testADD . $APP_HOMEEXPOSE 4567CMD ["bundle", "exec", "rackup", "--host", "0.0.0.0", "-p", "4567"]


Dockerfile就像一个详细的菜谱，包含所有构建容器镜像所需要的步骤和命令：

1、 从预构建的ruby镜像开始

2、 使用apt-get安装构建工具

3、 复制Gemfile，因为它具有所有的依赖项

4、 用bundle安装它们

5、 复制app的源代码

6、 定义监听端口和启动命令

我们将在Semaphore环境中bake我们的生产镜像。然而，如果你想要在计算机上进行一个快速的测试，那么请输入：

$ docker build . -t test-image


使用Docker运行和暴露内部端口4567以在本地启动服务器：

$ docker run -p 4567:4567 test-image


你现在可以测试一个可用的HTTP端点：

$ curl -w "\n" localhost:4567hello world :))

添加Docker Hub账户到Semaphore

Semaphore有一个安全的机制以存储敏感信息，如密码、令牌或密钥等。为了能够push镜像到你的Docker Hub镜像仓库中，你需要使用你的用户名和密码来创建一个Secret：

  1. 打开你的Semaphore

  2. 在左侧导航栏中，点击【Secret】

  3. 点击【Creat New Secret】

  4. Secret的名字应该是Dockerhub，键入登录信息（如下图所示），并保存。



构建Docker流水线

这个流水线开始构建并且push镜像到Docker Hub，它仅仅有1个block和1个job：



这次，我们需要使用更好的性能，因为Docker往往更加耗费资源。我们选择具有四个CPU，8GB RAM和35GB磁盘空间的中端机器e1-standard-4：

version: v1.0name: Docker buildagent:  machine:    type: e1-standard-4    os_image: ubuntu1804


构建block通过登录到Docker Hub启动，用户名和密码可以从我们刚创建的secret导入。登录之后，Docker可以直接访问镜像仓库。

下一个命令是docker pull，它试图拉取最新镜像。如果找到镜像，那么Docker可能能够重新使用其中的一些层，以加速构建过程。如果没有最新镜像，也无需担心，只是需要花费长一点的时间来构建。

最后，我们push新的镜像。注意，这里我们使用SEMAPHORE_WORKFLOW_ID 变量来标记镜像。

blocks:  - name: Build    task:      secrets:        - name: dockerhub      jobs:      - name: Docker build        commands:          - echo "${DOCKER_PASSWORD}" | docker login -u "${DOCKER_USERNAME}" --password-stdin          - checkout          - docker pull "${DOCKER_USERNAME}"/semaphore-demo-ruby-kubernetes:latest || true          - docker build --cache-from "${DOCKER_USERNAME}"/semaphore-demo-ruby-kubernetes:latest -t "${DOCKER_USERNAME}"/semaphore-demo-ruby-kubernetes:$SEMAPHORE_WORKFLOW_ID .          - docker images          - docker push "${DOCKER_USERNAME}"/semaphore-demo-ruby-kubernetes:$SEMAPHORE_WORKFLOW_ID


当镜像准备完毕，我们进入项目的交付阶段。我们将用手动promotion来扩展我们的Semaphore 流水线。

promotions:  - name: Deploy to Kubernetes    pipeline_file: deploy-k8s.yml


要进行第一次自动构建，请进行push：

$ touch test-build$ git add test-build$ git commit -m "initial run on Semaphore"$ git push origin master


镜像准备完成之后，我们就可以进入部署阶段。

部署到Kubernetes

自动部署是Kubernetes的强项。我们所需要做的就是告诉集群我们最终的期望状态，剩下的将由它来负责。

然而，在部署之前，你必须将kubeconfig文件上传到Semaphore。

上传Kubeconfig到Semaphore

我们需要第二个secret：集群的kubeconfig。这个文件授予可以对它的管理访问权限。因此，我们不希望将文件签入存储库。

创建一个名为do-k8s的secret并且将kubeconfig文件上传到/home/semaphore/.kube/dok8s.yaml中：


部署清单

尽管Kubernetes已经是容器编排平台，但是我们不直接管理容器。实际上，部署的最小单元是pod。一个pod就好像一群形影不离的朋友，总是一起去同一个地方。因此要保证在pod中的容器运行在同一个节点上并且有相同的IP。它们可以同步启动和停止，并且由于它们在同一台机器上运行，因此它们可以共享资源。

pod的问题在于它们可以随时启动和停止，我们没办法确定它们会被分配到的pod IP。要把用户的http流量转发，还需要提供一个公共IP和一个负载均衡器，它负责跟踪pod和转发客户端的流量。

打开位于deploymente.yml的文件。这是一个部署我们应用程序的清单，它被3个dash分离成两个资源。第一个，部署资源：

apiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata:  name: semaphore-demo-ruby-kubernetesspec:  replicas: 1  selector:    matchLabels:      app: semaphore-demo-ruby-kubernetes  template:    metadata:      labels:        app: semaphore-demo-ruby-kubernetes    spec:      containers:        - name: semaphore-demo-ruby-kubernetes          image: $DOCKER_USERNAME/semaphore-demo-ruby-kubernetes:$SEMAPHORE_WORKFLOW_ID


这里有几个概念需要厘清：

  • 资源都有一个名称和几个标签，以便组织

  • Spec定义了最终期望的状态，template是用于创建Pod的模型。

  • Replica设置要创建的pod的副本数。我们经常将其设置为集群中的节点数。既然我们使用了3个节点，我将这一命令行更改为replicas：3


第二个资源是服务。它绑定到端口80并且将HTTP流量转发到部署中的pod：

---apiVersion: v1kind: Servicemetadata:  name: semaphore-demo-ruby-kubernetes-lbspec:  selector:    app: semaphore-demo-ruby-kubernetes  type: LoadBalancer  ports:    - port: 80      targetPort: 4567


Kubernetes将selector与标签相匹配以便将服务与pod连接起来。因此，我们在同一个集群中有许多服务和部署并且根据需要连接他们。

部署流水线

我们现在进入CI/CD配置的最后一个阶段。这时，我们有一个定义在semaphore.yml的CI流水线，以及定义在docker-build.yml的Docker流水线。在这一步中，我们将部署到Kubernetes。

打开位于.semaphore/deploy-k8s.yml的部署流水线：

version: v1.0name: Deploy to Kubernetesagent:  machine:    type: e1-standard-2    os_image: ubuntu1804


两个job组成最后的流水线：



Job 1开始部署。导入kubeconfig文件之后，envsubst将deployment.yaml中的占位符变量替换为其实际值。然后，kubectl apply将清单发送到集群。

blocks:  - name: Deploy to Kubernetes    task:      secrets:        - name: do-k8s        - name: dockerhub      env_vars:        - name: KUBECONFIG          value: /home/semaphore/.kube/dok8s.yaml      jobs:      - name: Deploy        commands:          - checkout          - kubectl get nodes          - kubectl get pods          - envsubst < deployment.yml | tee deployment.yml          - kubectl apply -f deployment.yml


Job 2将镜像标记为最新，以让我们能够在下一次运行中将其作为缓存使用。

- name: Tag latest release  task:    secrets:      - name: dockerhub    jobs:    - name: docker tag latest      commands:        - echo "${DOCKER_PASSWORD}" | docker login -u "${DOCKER_USERNAME}" --password-stdin        - docker pull "${DOCKER_USERNAME}"/semaphore-demo-ruby-kubernetes:$SEMAPHORE_WORKFLOW_ID        - docker tag "${DOCKER_USERNAME}"/semaphore-demo-ruby-kubernetes:$SEMAPHORE_WORKFLOW_ID "${DOCKER_USERNAME}"/semaphore-demo-ruby-kubernetes:latest        - docker push "${DOCKER_USERNAME}"/semaphore-demo-ruby-kubernetes:latest


这是工作流程的最后一步了。

部署应用程序

让我们教我们的Sinatra应用程序唱歌。在app.rb中的App类中添加以下代码：

get "/sing" do  "And now, the end is near   And so I face the final curtain..."end


推送修改的文件到Github：

$ git add .semaphore/*$ git add deployment.yml$ git add app.rb$ git commit -m "test deployment"$ git push origin master


等到docker构建流水线完成，你可以查看Semaphore的进度：



是时候进行部署了，点击Promote按钮，看它是否工作：



我们已经有了一个好的开始，现在就看Kubernetes的了。我们可以使用kubectl检查部署状态，初始状态是三个所需的pod并且零可用：

$ kubectl get deploymentsNAME                             DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGEsemaphore-demo-ruby-kubernetes   3         0         0            0           15m


几秒之后，pod已经启动，reconciliation已经完成：

$ kubectl get deploymentsNAME                             DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGEsemaphore-demo-ruby-kubernetes   3         3         3            3           15m


使用get all获得集群的通用状态，它显示了pod、服务、部署以及replica：

$ kubectl get allNAME                                                  READY   STATUS    RESTARTS   AGEpod/semaphore-demo-ruby-kubernetes-7d985f8b7c-454dh   1/1     Running   0          2mpod/semaphore-demo-ruby-kubernetes-7d985f8b7c-4pdqp   1/1     Running   0          119spod/semaphore-demo-ruby-kubernetes-7d985f8b7c-9wsgk   1/1     Running   0          2m34sNAME                                        TYPE           CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP    PORT(S)        AGEservice/kubernetes                          ClusterIP      10.12.0.1              443/TCP        24mservice/semaphore-demo-ruby-kubernetes-lb   LoadBalancer   10.12.15.50   35.232.70.45   80:31354/TCP   17mNAME                                             DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGEdeployment.apps/semaphore-demo-ruby-kubernetes   3         3         3            3           17mNAME                                                        DESIRED   CURRENT   READY   AGEreplicaset.apps/semaphore-demo-ruby-kubernetes-7d985f8b7c   3         3         3       2m3


Service IP在pod之后展示。对于我来说，负载均衡器被分配到外部IP 35.232.70.45。需要将其更改为你的提供商分配给你的那个，然后我们来试试新的服务器。

$ curl -w "\n" http://YOUR_EXTERNAL_IP/sing


现在，离结束已经不远了。

胜利近在咫尺

当你使用了正确的CI/CD解决方案之后，部署到Kubernetes并不是那么困难。你现在拥有一个Kubernetes的完全自动的持续交付流水线啦。

这里有几个建议可以让你在Kubernetes上随意fork并玩转semaphore-demo-ruby-kubernetes：

  • 创建一个staging集群

  • 构建一个部署容器并且在里面运行测试

  • 使用更多微服务扩展项目
很赞哦！
镜像 流水 流水线 测试 集群 运行 文件 工作 程序 存储 应用程序 应用 服务 流程 容器 工作流程 资源 项目 登录 代码 数据库的安全要保护哪些东西 数据库安全各自的含义是什么 生产安全数据库录入 数据库的安全性及管理 数据库安全策略包含哪些 海淀数据库安全审计系统 建立农村房屋安全信息数据库 易用的数据库客户端支持安全管理 连接数据库失败ssl安全错误 数据库的锁怎样保障安全 杜兰特g7绝平球打崩服务器 年轻干软件开发年老怎么办 江苏省网络安全竞赛通知 运满满网络安全检查要多久 刺激战场国际服关闭服务器 杭州软件开发驻场需要多少钱 初始化隧道服务器 数据库合并两个查询结果 网络安全法规定个人违法 d传奇数据库expand1 网络安全法 的迫切需要 广州聊天软件开发市场价 网络安全宣传语内容精选50个字 轻量服务器能放解析吗 计算机网络技术调研方案 金华软件开发平台 某宝服务器 游戏编程是学什么软件开发 国家网络安全学院几本 我国成立了网络安全 ebsco的asp数据库 网络安全的主要技术及部署 华为网络技术工程师加班 炒股软件开发出售需要什么手续 监控数据库变化的程序 网络安全靠人民简笔画手抄报 如何使用vmware创建服务器 企业网络安全信息安全的概念 方舟能直接加mod服务器吗 放置数据库的目录是什么

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