GitOps入门与实践：如何集成Git和K8S？

也许你之前听说过GitOps，但是对其并不了解。在本文中，我将对其进行简单介绍，它其实是一个应用程序开发和管理中的一个术语，其核心思想是将应用系统的声明性基础架构和应用程序存放在Git的版本控制库中。我们将介绍GitOps是什么，它将如何影响组织以及如何与Kubernetes保持同步。  ## 什么是GitOps GitOps是一种实现持续交付的模型，利用Git开发工具对云原生应用程序进行操作和管理。当将应用程序部署到Kubernetes时，Git应该是唯一的事实来源。当开发人员更改应用程序时，Git将自动把它们push到Kubernetes进行部署。而且，如果Kubernetes内的运行状态发生变化但与Git内的状态不一致，则它们会从Git内恢复到已知状态。 ## GitOps与CI/CD：它们之间有什么联系？ GitOps和CI/CD是十分重要的工作伙伴。CI/CD可以让开发人员持续迭代、开发和部署应用程序。而迭代通常通过一个Git配置仓库进行（尽管也会有其他配置仓库）。在部署/交付阶段，构建的基于容器的应用程序被“push”到Kubernetes进行部署。GitOps会通过Kubernetes使用“pull”的方法来增强CI/CD模型，从而将运维层面带入部署/交付中。 但是，如果有人更改了Kubernetes集群中运行的某些内容，会发生什么？我们将使用Git作为声明性部署工具的主要事实来源，并利用其他工具在出现差异时向我们发出警报。此外，通过利用可以识别运行状态和声明状态之间差异的工具，Kubernetes可以修复为已知/声明的运行状态。 注意：持续集成和持续开发是互补但独立的过程。在理想状态下，GitOps会将批处理规模拆分为单件流程，每次只处理一个单元。但是，由于CI和CD流程发生在不同的组中，因此组织之间的流程可能会有所不同。 ## GitOps和应用程序生命周期 让我们从应用程序生命周期的视角来看一下GitOps的作用。在典型的生命周期中，应用程序会经历多个状态，包括： - 代码 - 构建 - 创建镜像 - 测试 - 发布 而使用GitOps，这些状态将会扩展为： - 部署 - 在Git仓库中监控更改 - 日志更改和事件 - 发生更改时发出警报，并于现有的监控/告警系统集成 - 更新 在GitOps操作模型下，当应用程序发布时，Kubernetes需要确保其按预期运行。同时，Kubernetes通过确保其稳定性和可用性来管理应用程序的运维工作。如果一个开发人员通过Git更改了该应用程序，Kubernetes将会接受声明并根据需要应用它。 ## GitOps带来了什么？ - GitOps为应用程序提供一个操作模型，它可以确保Git提供一个框架来统一应用程序的运行、操作和持续开发。 - 作为CI/CD流水线的一部分，GitOps为应用程序构建/交付与运行它的位置之间提供了粘合剂。 - 在Kubernetes平台中，Git为应用程序的开发和运维提供了唯一的事实来源。 - 应用程序交付和平台管理都是声明式的，同时还能通过Git进行版本控制 - Git可以控制回滚、升级以及更改 - 开发人员不需要知道如何操作运维平台（如Kubernetes），无需了解复杂的部署交付流程，仅需使用熟悉的工具发布新功能即可。极大提升开发者体验。 - Git控制并修证差异或“漂移” - GitOps利用审核、监控以及回滚功能来增加应用程序发布的可靠性和稳定性 最后，尽管在GitOps模式下还有很多工作要做，但是GitOps、DevOps以及现有CI/CD模式之间存在十分明显的协同作用。GitOps提供了一种用于将应用程序交付到Kubernetes平台的模型，该模型确保了Git是唯一的事实来源并且充分利用Kubernetes平台上的功能。但值得注意的是，GitOps不能替代工具。恰恰相反，GitOps通过声明性的流程和工具来强化流程、提高其成熟度并帮助团队交付应用程序。 ## GitOps实践：FluxCD Demo FluxCD（或Flux）是一个很棒的工具，它可以将Git和Kubernetes集成起来。Flux本质上是一个Kubernetes Operator，这意味着，你作为一个管理员可以将其安装到Kubernetes 以管理Git和原生Kubernetes之间的集成。 在Kubernetes中，Operator是Kubernetes原生平台的扩展，是一种自定义资源的模式，该自定义资源主要用于管理应用程序及其组件。这意味着，在Kubernetes内部Operator的帮助下，所需状态（如运行状态）将不断检查和调整以符合Git仓库声明的内容。Flux可以集成到你现有的CI/CD工具集中，以进行其他工作流程、权限批准和审核。在Kubernetes中，Flux会监控你通过配置声明的Git仓库是否发生更改，并且如果 Kubernetes Pod上在本地发生了不应发生的更改，Flux将会把Kubernetes更新到所需的运行状态。请记住，Git是事实来源。Flux Operator会检测到这一点，并将正在运行的配置更改回声明的状态。 以下demo，我将会展示如何安装和实现Flux。 ### 前期准备 你将需要： - 一个Docker Hub镜像仓库，你可以将Flaskapp docker镜像上传到此处 - 一个Git Repo并连接它，然后你可以在整个演示过程中根据需要用你的设置替换“< >”中的任何内容 ### 具体步骤 - 安装Kubernetes - 安装并配置fluxctl，Flux部署的原生安装程序 - 配置Flux以连接到Git Repo - 在Git Repo中升级deployment manifest - 升级容器镜像并同步 - 配置漂移（drift）并同步 你可以使用以下配置进行测试或演示。它包括Flask应用程序的Docker file以及Kubernetes deployment/配置文件。在演示中，你会需要它们，此外你还可以将它们上传到你指定的Git仓库中。 **Docker File** ``` FROM python:3 RUN pip install flask RUN mkdir -p /corp/app WORKDIR /corp/app COPY main.py . ENV FLASK_APP=/corp/app/main.py ENV APP_NAME=MyApp.DevOps ENV APP_VERSION=v1.0.0 CMD ["flask", "run", "--host=127.0.0.1"] ``` `main.py` Python 脚本文件 ``` import os from flask import Flask app = Flask(__name__) @app.route('/') def index(): appname = os.environ['APP_NAME'] appversion = os.environ['APP_VERSION'] response = "%s - %s.%s\n" %('Hello World', appname, appversion) return response ``` **Kubernetes Deployment文件** ``` apiVersion: v1 kind: Namespace metadata: name: my-demo --- apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: fluxdemo namespace: my-demo annotations: flux.weave.works/tag.flask: glob:develop-v* flux.weave.works/automated: 'true' labels: role: fluxdemo env: demo app: flux spec: replicas: 1 selector: matchLabels: role: fluxdemo template: metadata: labels: role: fluxdemo spec: containers: - name: nginx image: nginx:1.16-perl imagePullPolicy: IfNotPresent ports: - name: http containerPort: 80 volumeMounts: - name: nginx-proxy-config mountPath: /etc/nginx/conf.dhttps://img.qb5200.com/download-x/default.conf subPath: nginx.conf - name: flask image: docker.io/