Jenkins Pipeline 流水线部署 Kubernetes 应用

DevOps时代

发布于 2021-12-05 12:12:20

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背景

虽然云原生时代有了Jenkins X、Drone、Tekton 这样的后起之秀，但 Jenkins 这样一个老牌的 CI/CD 工具仍是各大公司主流的使用方案。

比如我司的私有云产品打包发布就是用这老家伙完成的。然而传统的 Jenkins Slave 一主多从方式会存在一些痛点，比如：

每个 Slave 的配置环境不一样，来完成不同语言的编译打包等操作，但是这些差异化的配置导致管理起来非常不方便，维护起来也是比较费劲
资源分配不均衡，有的 Slave 要运行的 job 出现排队等待，而有的 Slave 处于空闲状态
资源有浪费，每台 Slave 可能是物理机或者虚拟机，当 Slave 处于空闲状态时，也不会完全释放掉资源。

正因为上面的 Jenkins slave 存在这些种种痛点，我们渴望一种更高效更可靠的方式来完成这个 CI/CD 流程，而 Docker 虚拟化容器技术能很好的解决这个痛点，又特别是在 Kubernetes 集群环境下面能够更好来解决上面的问题。

下图是基于 Kubernetes 搭建 Jenkins slave 集群的简单示意图：

从图上可以看到 Jenkins Master 是以 docker-compose 的方式运行在一个节点上。

Jenkins Slave 以 Pod 形式运行在 Kubernetes 集群的 Node 上，并且它不是一直处于运行状态，它会按照需求动态的创建并自动删除。

这种方式的工作流程大致为：当 Jenkins Master 接受到 Build 请求时，会根据配置的 Label 动态创建一个运行在 Pod 中的 Jenkins Slave 并注册到 Master 上，当运行完 Job 后，这个 Slave 会被注销并且这个 Pod 也会自动删除，恢复到最初状态。

那么我们使用这种方式带来了以下好处：

动态伸缩，合理使用资源，每次运行 Job 时，会自动创建一个 Jenkins Slave，Job 完成后，Slave 自动注销并删除容器，资源自动释放，而且 Kubernetes 会根据每个资源的使用情况，动态分配 Slave 到空闲的节点上创建，降低出现因某节点资源利用率高，还排队等待在该节点的情况。
扩展性好，当 Kubernetes 集群的资源严重不足而导致 Job 排队等待时，可以很容易的添加一个 Kubernetes Node 到集群中，从而实现扩展。

kubernetes 集群

关于 kubernetes 集群部署，使用 kubeadm 部署是最为方便的了，可参考我很早之前写过的文章《使用 kubeadm 快速部署体验 K8s》，在这里只是简单介绍一下：

使用 kubeadm 来创建一个单 master 节点的 kubernets 集群

root@jenkins:~ 
# kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 --apiserver-advertise-address=192.168.20.11

集群成功部署完成之后会有如下提示：

Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!
To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:
  mkdir -p $HOME/.kube
  sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
  sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

查看节点状态和 pod 都已经正常

root@jenkins:~ # kubectl get pod -A
NAMESPACE     NAME                              READY   STATUS    RESTARTS   AGE
kube-system   coredns-f9fd979d6-9t6qp           1/1     Running   0          89s
kube-system   coredns-f9fd979d6-hntm8           1/1     Running   0          89s
kube-system   etcd-jenkins                      1/1     Running   0          106s
kube-system   kube-apiserver-jenkins            1/1     Running   0          106s
kube-system   kube-controller-manager-jenkins   1/1     Running   0          106s
kube-system   kube-proxy-8pzkz                  1/1     Running   0          89s
kube-system   kube-scheduler-jenkins            1/1     Running   0          106s
root@jenkins:~ # kubectl get node
NAME      STATUS   ROLES    AGE    VERSION
jenkins   Ready    master   119s   v1.19.8

去除 master 节点上的污点，允许其他的 pod 调度在 master 节点上，不然后面 Jenkins 所创建的 pod 将无法调度在该节点上。

kubectl taint nodes $(hostname) node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule-

Jenkins master

至于 Jenkins master 的部署方式，个人建议使用 docker-compose 来部署。运行在 kubernetes 集群集群中也没什么毛病，可以参考基于 Jenkins 的 CI/CD (一) 这篇博客。但从个人运维踩的坑来讲，还是将 Jenkins master 独立于 kubernetes 集群部署比较方便 😂。

docker-compose.yaml

version: '3.6'
services:
  jenkins:
    image: jenkins/jenkins:2.263.4-lts-slim
    container_name: jenkins
    restart: always
    volumes:
      - ./jenkins_home:/var/jenkins_home
    network_mode: host
    user: root
    environment:
      - JAVA_OPTS=-Duser.timezone=Asia/Shanghai

使用 docker-compose up 来启动，成功启动后会有如下提示，日志输出的密钥就是 admin 用户的默认密码，使用它来第一次登录 Jenkins。

jenkins    | 2021-03-06 02:22:31.741+0000 [id=41]  INFO  jenkins.install.SetupWizard#init:
jenkins    |
jenkins    | *************************************************************
jenkins    | *************************************************************
jenkins    | *************************************************************
jenkins    |
jenkins    | Jenkins initial setup is required. An admin user has been created and a password generated.
jenkins    | Please use the following password to proceed to installation:
jenkins    |
jenkins    | 4c2361968cd94323acdde17f7603d8e1
jenkins    |
jenkins    | This may also be found at: /var/jenkins_home/secrets/initialAdminPassword
jenkins    |
jenkins    | *************************************************************
jenkins    | *************************************************************
jenkins    | *************************************************************

登录上去之后，建议选择 选择插件来安装，尽可能少地安装插件，按需安装即可。

接下来开始配置 Jenkins 大叔如何与 kubernetes 船长手牵手 🧑‍🤝‍🧑 :-)。配置 kubernets 的地方是在系统管理 > 节点管理 > Configure Clouds。点击 Add a new cloud，来添加一个 kubernetes 集群。

配置连接参数

在 Jenkins 的凭据那里添加上 kubeconfig 文件，凭据的类型选择为 Secret file，然后将上面使用 kubeadm 部署生成的 kubeconfig 上传到这里。

点击连接测试，如果提示 ConnectedtoKubernetesv1.19.8 就说明已经成功连接上了 kubernetes 集群。

关于 pod 模板

其实就是配置 Jenkins Slave 运行的 Pod 模板，个人不太建议使用插件中的模板去配置，推荐将 pod 的模板放在 Jenkinsfile 中，因为这些配置与我们的流水线紧密相关，把 pod 的配置存储在 Jenkins 的插件里实在是不太方便；

不方便后续的迁移备份之类的工作；后续插件升级后这些配置也可能会丢失。因此建议将 pod 模板的配置直接定义在 Jenkinsfile 中，灵活性更高一些，不会受 Jenkins 插件升级的影响。总之用代码去管理这些 pod 配置维护成本将会少很多。

Jenkinsfile

流水线 Jenkinsfile，下面是一个简单的任务，用于构建 webp-server-go[7] 项目的 docker 镜像。

// Kubernetes pod template to run.
def JOB_NAME = "${env.JOB_NAME}"
def BUILD_NUMBER = "${env.BUILD_NUMBER}"
def POD_NAME = "jenkins-${JOB_NAME}-${BUILD_NUMBER}"
podTemplate(
# 这里定义 pod 模版
)
{ node(POD_NAME) {
    container(JOB_NAME) {
      stage("Build image") {
        sh """#!/bin/bash
          git clone https://github.com/webp-sh/webp_server_go /build
          cd /build
          docker build -t webps:0.3.2-rc.1 .
        """
      }
    }
  }
}

pod 模版如下，将模板的内容复制粘贴到上面的 Jenkinsfile 中。在容器中构建镜像，我们使用 dind 的方案：将 pod 所在宿主机的 docker sock 文件挂载到 pod 的容器内，pod 容器内只要安装好 docker-cli 工具就可以像宿主机那样直接使用 docker 了。

podTemplate(
  cloud: "kubernetes",
  namespace: "default",
  name: POD_NAME,
  label: POD_NAME,
  yaml: """
apiVersion: v1
kind: Pod
spec:
  containers:
  - name: ${JOB_NAME}
    image: "debian:buster-docker"
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    tty: true
    volumeMounts:
    - name: dockersock
      mountPath: /var/run/docker.sock
  - name: jnlp
    args: ["\$(JENKINS_SECRET)", "\$(JENKINS_NAME)"]
    image: "jenkins/inbound-agent:4.3-4-alpine"
    imagePullPolicy: IfNotPresent
  volumes:
  - name: dockersock
    hostPath:
      path: /var/run/docker.sock
""",
)

构建 debian:buster-docker 镜像，使用它来在 pod 的容器内构建 docker 镜像，使用的 Dockerfile 如下：

FROM debian:buster
RUN apt update \
    && apt install -y --no-install-recommends \
        vim \
        curl \
        git \
        make \
        ca-certificates \
        gnupg \
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/*
RUN curl -fsSL "https://download.docker.com/linux/debian/gpg" | apt-key add -qq - >/dev/null \
    && echo "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/debian buster stable" > /etc/apt/sources.list.d/docker.list \
    && apt update -qq \
    && apt-get install -y -qq --no-install-recommends docker-ce-cli \
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

定义好 jenkinsfile 文件并且构建好 pod 模板中的镜像后，接下来我们开始使用它来创建流水线任务。

流水线

在 Jenkins 上新建一个任务，选择任务的类型为 流水线

将定义好的 Jenkinsfile 内容复制粘贴到流水线定义 Pipelinescript 中并点击保存。在新建好的 Job 页面点击立即构建来运行流水线任务。

在 kubernetes 集群的机器上使用 kubectl 命令查看 pod 是否正常 Running

root@jenkins:~ # kubectl get pod
 NAME                              READY   STATUS    RESTARTS   AGE
 jenkins-webps-9-bs78x-5x2042/2Running066s

Job 正常运行并且状态为绿色表明该 job 已经成功执行了。

在 kubernetes 集群机器上查看 docker 镜像是否构建成功

root@jenkins:~ # docker images | grep webps
webps                                0.3.2-rc.1          f68f496c0444        20 minutes ago      13.7MB

踩坑

pod 无法正常 Running

Running
in Durability level: MAX_SURVIVABILITY

[Pipeline] Start of Pipeline
[Pipeline] podTemplate
[Pipeline] {
[Pipeline] node
Created Pod: kubernetes default/debian-35a11b49-087b-4a8c-abac-bd97d7eb5a1f-fkmzq-9wm0r
[Normal][default/debian-35a11b49-087b-4a8c-abac-bd97d7eb5a1f-fkmzq-9wm0r][Scheduled] Successfully assigned default/debian-35a11b49-087b-4a8c-abac-bd97d7eb5a1f-fkmzq-9wm0r to jenkins
[Normal][default/debian-35a11b49-087b-4a8c-abac-bd97d7eb5a1f-fkmzq-9wm0r][Pulling] Pulling image "debian:buster"
[Normal][default/debian-35a11b49-087b-4a8c-abac-bd97d7eb5a1f-fkmzq-9wm0r][Pulled] Successfully pulled image "debian:buster" in 2.210576896s
[Normal][default/debian-35a11b49-087b-4a8c-abac-bd97d7eb5a1f-fkmzq-9wm0r][Created] Created container debian
[Normal][default/debian-35a11b49-087b-4a8c-abac-bd97d7eb5a1f-fkmzq-9wm0r][Started] Started container debian
[Normal][default/debian-35a11b49-087b-4a8c-abac-bd97d7eb5a1f-fkmzq-9wm0r][Pulling] Pulling image "jenkins/inbound-agent:4.3-4-alpine"
Still waiting to schedule task
‘debian-35a11b49-087b-4a8c-abac-bd97d7eb5a1f-fkmzq-9wm0r’ is offline
[Normal][default/debian-35a11b49-087b-4a8c-abac-bd97d7eb5a1f-fkmzq-9wm0r][Pulled] Successfully pulled image "jenkins/inbound-agent:4.3-4-alpine" in 3.168311973s
[Normal][default/debian-35a11b49-087b-4a8c-abac-bd97d7eb5a1f-fkmzq-9wm0r][Created] Created container jnlp
[Normal][default/debian-35a11b49-087b-4a8c-abac-bd97d7eb5a1f-fkmzq-9wm0r][Started] Started container jnlp
Created Pod: kubernetes default/debian-35a11b49-087b-4a8c-abac-bd97d7eb5a1f-fkmzq-qdw4m
[Normal][default/debian-35a11b49-087b-4a8c-abac-bd97d7eb5a1f-fkmzq-qdw4m][Scheduled] Successfully assigned default/debian-35a11b49-087b-4a8c-abac-bd97d7eb5a1f-fkmzq-qdw4m to jenkins
[Normal][default/debian-35a11b49-087b-4a8c-abac-bd97d7eb5a1f-fkmzq-qdw4m][Pulled] Container image "debian:buster" already present on machine
[Normal][default/debian-35a11b49-087b-4a8c-abac-bd97d7eb5a1f-fkmzq-qdw4m][Created] Created container debian
[Normal][default/debian-35a11b49-087b-4a8c-abac-bd97d7eb5a1f-fkmzq-qdw4m][Started] Started container debian
[Normal][default/debian-35a11b49-087b-4a8c-abac-bd97d7eb5a1f-fkmzq-qdw4m][Pulled] Container image "jenkins/inbound-agent:4.3-4-alpine" already present on machine
[Normal][default/debian-35a11b49-087b-4a8c-abac-bd97d7eb5a1f-fkmzq-qdw4m][Created] Created container jnlp
[Normal][default/debian-35a11b49-087b-4a8c-abac-bd97d7eb5a1f-fkmzq-qdw4m][Started] Started container jnlp

这是因为 Jenkins pod 中的 jnlp 容器无法连接 Jenkins master。可以检查一下 Jenkins master 上系统管理 > 节点管理 > Configure Clouds 中 Jenkins 地址和 Jenkins 通道这两个参数是否配置正确。

结束

到此为止，我们就完成了让 Jenkins 大叔与 kubernetes 船长手牵手 🧑‍🤝‍🧑 啦！上面使用了一个简单的例子来展示了如何将 Jenkins 的 Job 任务运行在 kubernetes 集群上，但在实际工作中遇到的情形可能比这要复杂一些，流水线需要配置的参数也要多一些。那么我将会在下一篇博客中再讲一下高级的用法：使用 Jenkins 完成 kubespray 离线安装包打包。