本课时我们讲解一套在 K8s 环境下打造 CI\CD 平台的核心思路。

K8s 架构中的 CI\CD 平台

课程意义

在开始之前，我给你讲一下学习本课时的意义。在课时 9 中，我们介绍了基于 Jenkins 的持续集成架构及普通使用模式下需要注意的问题。在本课时，我们来讲解基于 K8s 和 Docker 容器化部署架构下需要实现 CI\CD 平台所需关注核心知识，如： CI/CD 平台实现后需要具备什么样的特性？架构设计上需要注意什么？希望在本课时能带你找到对应的答案。

K8s 中的 CI\CD 平台应该实现的功能

首先，开门见山的来讲一下 K8s 和 Docker 部署架构下，所具备的特性：

1. 支持容器部署，作到基于镜像方式发布、K8s 进行编排，所以在 CI\CD 平台里面，我们务必要遵循容器及 K8s 的发布部署方式。

2. 在 K8s环境下，Devops 理念更加突出，需要作到通过 Jenkins 的 API 创建和管理 Job 。

3. Pipeline 灵活性管理 Job ，基于流水线的方式，能给我们带来更多的灵活性的 Job 管理和定义。

4. 需要支持多环境、多版本的发布场景。我们在大的企业环境下，常遇到多套工程的部署环境，可能也会有多套代码分支，CI\CD 平台应该更好地兼容这样的环境进行设计。

5. 我们需要注重 Jenkins，也就是 CI\CD 平台本身的高可用，如果是基于单点的方式部署 Jenkins，它本身就不是高可用的，我们需要考虑它本身的高可用性。

基于这样的理念和要求，我认为要做这样的一个平台，归纳起来需要包括以下几个核心的功能：

1. Jenkins 部署高可用。

2. 通过 Pipeline 创建\管理 Job。

3. 通过 API 接口创建\管理 Job。

以上是接下来我要介绍的在 K8s 架构下搭建 Jenkins 的 CI\CD 平台的三点必要能力，接下来我们详细的讲解一下。

学前提示

在学习本课时之前，你需要了解 Jenkins 基础搭建和基础配置，同时需要对 K8s 有一定了解，比如 pod、node、service 分别是什么概念？K8s 结构组成是什么样子的？另外，如果要把整个平台搭建起来，还需要具备 Docker 镜像打包和发布整个流程的技术操作能力。

核心思路

接下来，就基于刚刚讲到的三点核心内容，我们逐一来进行介绍。

思路一、Jenkins 服务高可用

首先第一点，就是 Jenkins 本身服务的部署高可用。

回顾一下 Jenkins 本身的部署模式，通常有以下三种方式：

第一种方式，就是在操作系统上面直接部署 Jenkins，然后让 Java 进程直接运行，这是比较传统做法。

第二种方式，是将 Jenkins 封装成一个标准镜像，并且以容器化的方式运行，这个是在课时 9 里面推荐你部署的方式，这样会更容易安装、维护和管理。

第三种方式，是建立在第二种方式基础上，接下来需要给你介绍的。

第三种方式重点解决单例模式Jenkins 部署下，服务存在的高可用问题，如何做到一台 Jenkins 服务出现问题，有另外的服务能够自动把它拉起？另外，由于Job 的增加，常常导致 Jenkins 本身系统负载能力趋于饱和，从 Jenkins 本身的性能瓶颈上如何进行水平化的扩容？

接下来，我们把Jenkins 做成主从模式，做成主从架构可以让我们把需要消耗 Jenkins 性能的 Job 工作交给从节点（slave）去完成。

还需要解决 Jenkins 本身的高可用，我们可以把 Jenkins 部署在 K8s 的 Pod 中，让 K8s 负责对 Jenkins 服务进行监控和拉起，这样就保证了 Jenkins 服务本身的高可用，同时由于k8S弹性资源调度优势，还要借助 K8s 对 Jenkins 资源进行水平化扩展。

所以 Jenkins 服务要做到真正的高可用推荐遵循 Jenkins 主从架构，并且把 Jenkins 部署到 K8s 的架构体系中。

为了让你能够更加形象地来理解，这里画了一张图：

我们看到这里有 K8s 整个集群，包含有三个 Node 节点，每个 Node 节点上有一组 Pod。Pod 会分为两大类型，一个是 Master 类型的 Pod，一个是 Slave 类型的 Pod。在 K8s 里面最小的管理单元是 Pod ，我们姑且认为它是一个独立的服务个体。

这个 Pod 上面运行的是 Jenkins 的 Master 服务，在另外两个 Node 上面的是 Jenkins 的 Slave 的 Pod 服务，所以我们会看到在 K8s 这套集群体系下，Jenkins 是以主从的方式运行在 K8s 的架构之上， Jenkins 的 Job 任务交给 Slave 节点去完成，而 Master 只负责进行 Job 的管控或中心平台的作用。

优势

1、Job 资源隔离

有一个优势是 Job 间资源隔离，我会看到 Jenkins 将 Job 分给了不同的 Pod 处理，Pod 本身就是以容器化（cgroup）进行资源隔离，所以 Job 间不会造成进程的争抢。

2、动态伸缩

同时，K8s 的支持动态伸缩特性，当 Pod 资源不足，需要扩容新的 Pod 的时候，可以借用 K8s 的动态伸缩模式来进行 Pod 资源的扩容。

3、高可用

同时也保证了服务的高可用，因为我们知道 K8s 对服务的拉起可以做到自动的故障诊断及故障拉起。

这个就是 Jenkins 本身融合到 K8s 架构里面的高可用架构的图示。在最外面挂了一组存储卷，我们可以把 Jenkins 需要持久化的相关内容，以 PVC 方式挂载到分布式的存储之中。这样的话就保证了数据的高可靠。

如何实现？

接下来我讲解一下，如果你要来部署这样的一套架构的话，它的核心思路是什么样的？整个部署完 K8s 的集群以后，我们首先需要部署的就是 Jenkins 的 Master 节点。

Master 节点相关的配置是通过 K8s 来创建几个重要的对象：一个是 namespace，这是 K8s 给 Jenkins 的一个独立的命名空间。第二个就是 PVC 对象，我们会在图中看到一组外挂的存储节点，创建 PVC 对象。接下来就是要创建 deployment 对象，如果你了解 K8s 一定会清楚，deployment 是一个非常重要的 K8s control 的对象，它直接控制着 Pod 资源的镜像、Pod 的资源使用，还有它的服务探针等相关内容，这个都是在 deployment 里面进行创建的。最后是创建 service 对象，service 对象创建以后，Pod 就可以正式的对集群内部提供服务。

以上，就是在 Master Jenkins 节点在 K8s 里面创建的过程。接下来，我们就可以在 Master 启用以后，登录Jenkins的管理控制台来配置 Slave 结点。

在控制台里面，我们需要重点的两步来配置 Slave 节点，就是：

1. 我们需要安装 K8s 的插件(kubernetes plugin)。

2. 需要配置 Slave 的模板信息，也就是 Slave deployment。

这都是在 Jenkins 的界面控制台来进行配置的。接下来，我们来具体看一下，在创建 Jenkins 的 Master deployment 这个具体的创建方式。

我们知道 K8s 是通过 yaml 的语法格式来创建、管理对象，如下是在 deployment 对象配置的几个核心部分：

第一部分，创建 Pod 里面的容器的镜像，以及对外服务的端口。

apiVersion: extensions/v1beta1

kind: Deployment 

spec:

    containers: 

        - name: jenkins 

           image: jeson_jenkins:1.1  //镜像

           - containerPort: 8080   //服务端口

              name: web

              protocol: TCP

          - containerPort: 50000

             name: agent

             protocol: TCP

第二部分，这里定义两个探针，用于 K8s 对服务进行健康检测。

livenessProbe: //定义存活探针

    httpGet: 

        path: /login 

        port: 8080

        …

livenessProbe:  //定义就绪探针

     httpGet: 

     path: /login

     port: 8080

     ….

第三部分，就是配置的 PVC内容，这里直接挂载了一个逻辑卷。

    volumeMounts:  定义卷挂载

        name: jenkinshome 

        subPath: jenkins2 

        mountPath: /var/jenkins_home 

volumes: 

    - name: jenkinshome 

        persistentVolumeClaim: 

            claimName: opspvc

最后，我们可以通过 kubectl 来创建 deployment 对象。

kubectl create -f jenkins-deployment.yaml 

这个就是 deployment.yaml 里面几个重要的配置项的一部分。

Service配置

接下来讲一讲，创建 service 对象的几个重要的配置。一块就是创建服务的名称，对外暴露服务的端口，以及关联后端 Node 节点的端口。总共创建了对外服务两个端口，一个是Jenkins的 Web 服务端口，一个是 agent 所需要进行信息通信的端口。所以以 yaml 文件写好以后，同样通过 kubectl 来创建对象。

kubectl create -f jenkins-service.yaml 

apiVersion: v1

kind: Service 

spec:

ports: 

    - name: web 

       port: 8080 

       targetPort: web 

        nodePort: 30002 

     - name: agent 

        port: 50000 

        targetPort: agent

以上是给你介绍 K8s 的集群部署 Jenkins 高可用架构核心的优势、步骤。你可以在网上找一些资料，来模拟整体搭建这样的一套服务。

思路二、Jenkins 的 Pipeline 工作流

第二个核心思路就是 Jenkins 的 Pipeline 工作流。

在整个 Jenkins 的工作 job 类型里面，这里我给它做了一个分类：一个是基础的 job 服务类型，这是一种常见的job方式。第二就是通过 Groovy 语言来实现 Pipeline 工作流，Pipeline 工作流有什么好处呢？它可以使构建任务会更加灵活，维护性更好。

第一种类型Job方式，我们需要通过控制台进行固定的配置；而第二种方式，我们可以使用脚本化的语言来进行配置，会更加的灵活，更利于维护，所以对于大型工程而言，建议你更多的使用 Pipeline 。

接下来，我再看下第一种方式和第二种方式又可以做一个细分。第一种方式分为 Freestyle project 和 Muti-configuration project。第二种方式同样也可以分为一个多分支的 Pipeline。我们看到，它们的区别就是是否要支持多分支、多环境的工作流模式，

这个地方就涉及在企业应用中，如果有代码需要做多分支、多版本的场景，这个时候我们需要选择多分支的 Pipeline 或者多配置的工程化来进行配置，以支持企业的需求。

多分支

刚刚说到了多分支，我们接下来理解一下多分支的具体含义，这里我画了一张图：

图中我们会看到 Jenkins 整体的构建和发布的过程。我们看到开发人员进行代码的提交，通过在 git 仓库上做版本库的代码管理，同时通过一个钩子（webhook）触发 Jenkins 来进行部署、构建、测试，然后进行环境的发布。这是一种单流水线的方式。

 

总结归纳发现 Jenkins 负责构建、测试和发布，这属于单 Pipeline 任务流模式。

如果是多分支或者多部署环境的方式，这个时候我们该怎么做呢？

假设我们现在有两种分支，一个是测试分支，一个是线上环境分支，这个时候我们在 Jenkins 里面就需要同步支持构建和本地测试。测试完可能需要进行两个工程的打包、发布。

接下来我来具体演示一下，这里需要用到 一个 Jenkinsfile 名称脚本来进行对应的控制。Jenkinsfile 本身就是用 Groovy 语言进行编写的，我们需要编写它让 Jenkins 的这个工作流支持控制多分支、多环境的部署。那具体怎么做呢？接下来我们再来讲一讲它的关键步骤是什么样子的。

关键步骤

接下来我们介绍如何来做一个多分支的 job ？整体的步骤建议参考这篇文章（https://jenkins.io/zh/doc/tutorials/build-a-multibranch-pipeline-project）。从这篇文章里面，我提炼了几个关键的步骤，接下来给你进行讲解。

1、镜像 jenkinsci/blueocean = jenkins +  Blue Ocean 插件和功能

第一个推荐容器用 jenkinsci/blueocean 这个镜像，它是在 Jenkins 的基础上默认集成 Blue Ocean 插件功能的镜像。Blue Ocean 这个插件起到什么作用呢？

Blue Ocean 作用：

（1）清晰简单界面

它可以使 Jenkins 管理控制台更加的清晰、简单，比如我们要去定位 Pipeline 的错误，在控制台就可以非常友好的定位，相比 Jenkins 默认的控制台会更加的方便。

（2）Pipeline 可视化编辑

其次它支持 Pipeline 的可视化编辑，我们在控制台编辑创建 Pipeline 的任务会更加方便。

2、工程仓库

第二点，就是我们创建好了 Jenkins job以后，需要去创建 job 的代码工程。这里有一个样例工程 GitHub 的地址是（https://github.com/jenkins-do CI、CD /building-a-multibranch-pipeline-project）。

我们来重点看一下这个工程的目录结构。

./

├── jenkins

│   └── scripts

│       ├── deliver-for-development.sh

│       ├── deploy-for-production.sh

│       ├── kill.sh

│       └── test.sh

├── Jenkinsfile

├── package.json

├── public

│   ├── index.html

└── src

    ├── App. CI、CD s

    ├── App.js

    ├── …

这里非常重要的一点就是在工程的根目录下有一个 Jenkinsfile，刚刚我们讲到了 Jenkinsfile 就是用 Groovy 语言书写的一个 Pipeline 脚本。同时，它会引用 Jenkins 目录下的几个 sh 脚本来控制部署任务。

3、创建多分支

在你创建好工程以后，接下来需要在本地模拟多个分支，你可以创建测试环境的分支、线上环境的分支、预上线环境的分支等等多个分支， git 通过 git branch 来操作。

4、Jenkinsfile

刚刚讲到Jenkinsfile 是非常重要的，这个 Pipline 的脚本需要同时支持多个分支构建。

我接下来打开这个文件给你看一下，在我的控制台给你展示一下 Jenkinsfile 的内容。

我用 vim 的编辑器打开，stages 这个大的模块里面会控制着它相关的工作流的流程。如最前面的 stage('build') 这个流程是控制进行构建的步骤，这里是执行的 npm install 命令。接下来是测试的流程，它执行一个 Shell 脚本来作。

再往下看是控制发布流程，需支持两个发布流程，一个是发布到 Development，也就是开发环境。另一个是发布到线上环境。可以通过这样的一种方式来控制发布到不同的环境。如果是开发环境下，这里会判断它的这个分支(通过 git branch 来打分支)是不是开发环境？ 在 Jenkinsfile 流程脚本下，它会通过判断语句来确定是不是对应的分支。如果是 git 的开发分支，那么就执行这个脚本；如果是线上的一个分支，就执行另外的一个发布的脚本。

这就是通过 Groovy 语言实现多分支部署的一个 Jenkinsfile 脚本样例。

#演示结束#

安装步骤：https://jenkins.io/zh/doc/tutorials/build-a-multibranch-pipeline-project/

Jenkins 的 API 能力

JAVA:https://github.com/jenkinsci/java-client-api

Python:https://github.com/pycontribs/jenkinsapi

最后讲一讲，在 Jenkins 下，如果你要把 Jenkins 能力融入到你的 Devops 平台，则需要了解 Jenkins 的 API 能力，才能够通过 Devops 调用 Jenkins 的 API 来实现 job 的灵活管理、创建.

你可以看一下一篇 API 的官方文档（https://wiki.jenkins.io/display/JENKINS/Remote+access+API），为了更加方便研发人员去进行 Jenkins 的 API 接口调用，官方也开放 API 或者 SDK，我们可以直接选择对应的语言下载对应的模块，如 Java，你可以访问这个 GitHub 地址（https://github.com/jenkinsci/java-client-api）去下载它的 API 或者 SDK。如果你用的是 Python语言，你可以选择这个 GitHub 地址（https://github.com/pycontribs/jenkinsapi）去下载，有了这个 API 我们就可以通过本地的 Devops 工程来直接引用这些模块，对于 Jenkins 里面的 job 管理\创建是非常方便的。

以上就是在 K8s 和 Docker 容器化的部署架构下，我认为 Jenkins 来做 CI\CD 所需要具备的几点能力讲解。

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