从IAC资源管理到部署APP全链路自动化

2023-12-01 18:36:38 浏览数 (2)

引言

在软件开发和IT运维领域，配置管理一直是不可或缺的一环。随着技术的发展，配置管理经历了多个时期，涌现出了各种工具和方法。本文将探讨配置管理的历史，并重点关注以下四个方面：版本控制、应用配置、系统配置以及云化的资源配置。

版本控制

配置管理的最早形式之一是软件仓库版本控制。通过版本控制系统，团队能够有效地追踪和管理代码变更，确保项目的稳定性和可维护性。这个阶段的代表工具包括CVS、Subversion和Git，它们为代码基础设施的管理奠定了基础。

应用配置

随着软件系统的复杂性增加，对应用配置的需求也逐渐显现。工具如Puppet、SaltStack和Ansible应运而生，它们通过自动化配置文件的方式，实现了对应用程序的有效管理。此外，在微服务架构中，配置中心成为了关键组件，帮助开发团队轻松管理分布式系统中的配置信息。

系统配置

为了实现对整个系统的一致性配置，配置管理工具在系统级别的配置管理方面发挥了重要作用。Puppet、SaltStack和Ansible不仅能够管理应用层配置，还可以处理操作系统和服务器的配置，实现系统基础设施的自动化管理。

云化的资源配置

随着云计算的兴起，云化的资源配置成为了配置管理的一个新领域。Infrastructure as Code（IAC）的概念在这一时期变得流行，Terraform和Pulumi等工具使得以代码方式定义和管理云基础设施成为可能。这为开发团队提供了灵活性和可伸缩性，同时减少了手动配置的错误风险。

为什么打通这一切

在当今快速变化的技术环境中，打通不同配置管理阶段是确保团队成功的关键之一。通过综合利用软件仓库版本控制、应用配置、系统配置以及云化的资源配置，团队可以实现更高效、更可靠的配置管理，为项目的成功交付奠定坚实基础，集成这些配置管理方法和工具能够带来多方面的好处：

  • 全面的管理视图： 通过打通不同阶段，团队可以获得全面的配置管理视图，从代码层面到云基础设施的所有层次。这有助于快速定位和解决问题。
  • 自动化流程： 集成配置管理工具使得整个开发到部署的过程可以自动化进行，减少了人为错误，提高了效率。
  • 灵活性和可扩展性： 不同阶段的集成为团队提供了灵活性，能够根据项目的需求选择合适的配置管理方式。同时，也为未来的技术发展提供了可扩展性。
  • 快速响应变化： 集成配置管理使得团队更容易适应变化。无论是代码变更、应用更新，还是云基础设施的调整，都能够迅速响应，确保系统的稳定性和安全性。

部署流程的自动化

实现从IAC到APP发布全链路自动化的部署流程可以划分为以下步骤：

  1. 资源申请 使用IAC的方式申请云平台资源，如虚拟机、存储、网络等。资源申请可以通过云平台的API或专门的IAC框架完成。
  2. 环境初始化 对申请到的资源进行初始化，包括安装操作系统、部署基础组件等。这一过程可以通过IAC的自动化脚本或工具实现。
  3. 监控部署 在应用部署前，通过IAC方式部署监控组件，用于监测整个部署过程以及部署完成后的应用性能。监控组件的部署同样可以通过云平台API或专门的IAC框架完成。
  4. 应用部署 最后利用ansible或saltstack类的配置管理工具，实现应用的自动化部署。这包括应用程序、服务以及其它必要的组件。

使用GitHub Actions 实现 IAC 到 Deploy APP 的全链路自动化

在云原生时代，应用程序的部署和运维越来越依赖于自动化，而 GitOps 是一种基于 Git 的 DevOps 实践，可以帮助我们实现应用程序的全链路自动化。在这个全链路自动化的工作流中，实现IAC到APP发布全链路自动化的方法有多种选择：

  • 使用IAC框架： 采用Terraform、CloudFormation等专业IAC框架，利用其强大的资源定义和部署功能，实现高效自动化部署。
  • 使用云平台API： 直接调用云平台提供的API，通过编写自定义脚本实现资源的创建和配置。
  • 使用脚本或工具： 利用脚本语言（如Shell、Python）或专门的自动化工具，编写脚本来实现IAC到APP发布全链路自动化。

GitHub Actions作为GitHub平台的一项原生集成服务，提供了灵活而强大的CI/CD功能。通过GitHub Actions，团队可以定义基于事件触发的工作流，将整个部署过程纳入代码仓库的管理中。本文将介绍如何使用 GitOps 工作流水来实现从 IAC 到 Deploy APP 的全链路自动化。

工作流的具体步骤包括：

  1. 准备工作 团队可以在Git代码仓库中存储IAC的代码，如Terraform、Ansible等，以及应用程序的相关配置。当仓库发生变更时，GitHub Actions会检测到这一变化，并触发定义好的工作流。 例如：
    • IAC部分：https://github.com/open-source-solution-design/DevOpsPlatform/tree/main/IAC/modules/
    • 应用配置：https://github.com/open-source-solution-design/DevOpsPlatform/tree/main/playbook/roles/
  2. IAC部署 GitHub Actions会自动拉取IAC代码，并执行相应的部署脚本，将基础设施配置到目标环境中。在本例中，我们将使用 Terraform 来配置 VPC、子网、路由和云主机。以管理GCP云服务资源的示例代码参考:
    • https://github.com/open-source-solution-design/DevOpsPlatform/tree/main/IAC/modules/terraform/gcp
  3. 应用程序构建 如果应用程序的代码发生了变更，GitHub Actions将触发构建步骤，确保最新的应用程序版本可用。
  4. 部署运行环境 例如初始化容器集群，集成监控组件，确保部署过程中的实时监测。在本例中，将使用Ansible playbook 来部署运行环境 K3s 来作为容器应用运行平台。初始化K3S的Ansible Playbook代码参考 https://github.com/open-source-solution-design/DevOpsPlatform/tree/main/playbook/roles/k3s
  5. 发布应用程序 通过定义的部署脚本或工具，GitHub Actions将应用程序部署到目标环境，保证整个应用的最新状态。部署应用的Ansible Playbook代码参考:
    • https://github.com/open-source-solution-design/DevOpsPlatform/tree/main/playbook

为了实现全链路自动化，我们需要使用 CI/CD 流水线来自动化应用程序的部署。在本例中，我们将使用 GitHub Actions 来实现整合 从IAC，初始化K3S，以及部署应用，更新DNS发布服务

  • GitHub Actions Pipeline 配置文件参考 https://github.com/open-source-solution-design/DevOpsPlatform/blob/main/.github/workflows/pipeline.yml

在这里，通过一条流水线，完成上面提到的全部步骤：

在以上示例流水线，具体是由各类配置库结合工具实现的自动化，相关目录结构说明如下：

IAC 部分结构说明：

  • IAC/modules/terraform/gcp 用于Google Cloud的模块目录
  • IAC/modules/terraform/aws 用于AWS Cloud的模块
  • IAC/modules/terraform/azure 用于Azure Cloud的模块 每个模块目录，分别提供 oss network key_pair vhost firewall 等IAC基础代码显示例，可以完成vpc，字网，路由，虚拟机，基础安全规则的资源申请，与配置，满足使用云IaaS层面资源的基本需求

playbook/roles 配置库部分角色说明：

  • app 应用程序服务角色，提供应用程序运行所需的服务，如 Nginx、Docker、MySQL、Redis 等。
  • chartmuseum 用于存储和管理 helm/chart包。
  • gitlab 代码仓库角色，用于存储和管理代码，以及CICD
  • k3s Kubernetes 集群角色，用于管理 Kubernetes 集群。
  • k3s-reset Kubernetes 集群重置角色，用于重置 Kubernetes 集群。
  • postgresql PostgreSQL 数据库角色，用于提供 PostgreSQL 数据库服务。
  • secret-manger 密钥管理角色，用于管理密钥。
  • cert-manager 证书管理角色，用于管理证书。
  • common 通用角色，包含一些常用的功能，如节点主机名等基础设置。
  • harbor 容器镜像仓库角色，用于存储和管理容器镜像。
  • k3s-addon Kubernetes 集群插件角色，用于安装 Kubernetes 集群插件。
  • mysql MySQL 数据库角色，用于提供 MySQL 数据库服务。
  • redis Redis 数据库角色，用于提供 Redis 数据库服务。

相关解决方案

参考从IAC资源管理到部署APP全链路自动化这个思路，目前持续维护的开源解决方案参考如下：

  1. 快速从云端初始化一个基于Gitlab/Harbor等开源的DevOPS平台 https://github.com/open-source-solution-design/DevOpsPlatform.git
  2. 使用 GitHub Actions 自动构建可观测服务平台: https://github.com/open-source-solution-design/ObservabilityPlatform.git
  3. 使用 GitHub Actions 自动构建基于Keycloak Dex OpenLDAP的解决方案 https://github.com/open-source-solution-design/Federated-IdentityProvider.git
  4. 使用 GitHub Actions 自动构建基于K8S Neo4j Ollama 的Langchain AI解决方案 https://github.com/open-source-solution-design/LangChainAI.git
  5. 使用 GitHub Actions 自动构建基于kubeSphere或Racher容器管理平台解决方案 https://github.com/open-source-solution-design/ContainerPlatform.git
  6. 使用 GitHub Actions 自动构建基于 Linkerd2, Amesh, or Istio的开源解决方案 https://github.com/open-source-solution-design/ServiceMesh.git
  7. 用 GitHub Actions 自动构建基于一个微服务运行环境，包括应用网关，注册中心，配置中心开源解决方案 https://github.com/open-source-solution-design/MicroService.git

从C到JavaScript的 App Demo代码仓库示例

  1. https://github.com/scaffolding-design/c.git
  2. https://github.com/scaffolding-design/go.git
  3. https://github.com/scaffolding-design/python.git
  4. https://github.com/scaffolding-design/rust.git
  5. https://github.com/scaffolding-design/javascript.git
DevOps解决方案

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