也許你之前聽說過GitOps，但是對其并不了解坊谁。在本文中费彼，我將對其進行簡單介紹，它其實是一個應(yīng)用程序開發(fā)和管理中的一個術(shù)語口芍，其核心思想是將應(yīng)用系統(tǒng)的聲明性基礎(chǔ)架構(gòu)和應(yīng)用程序存放在Git的版本控制庫中箍铲。我們將介紹GitOps是什么，它將如何影響組織以及如何與Kubernetes保持同步鬓椭。

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什么是GitOps

GitOps是一種實現(xiàn)持續(xù)交付的模型虹钮，利用Git開發(fā)工具對云原生應(yīng)用程序進行操作和管理。當(dāng)將應(yīng)用程序部署到Kubernetes時膘融，Git應(yīng)該是唯一的事實來源。當(dāng)開發(fā)人員更改應(yīng)用程序時祭玉，Git將自動把它們push到Kubernetes進行部署氧映。而且，如果Kubernetes內(nèi)的運行狀態(tài)發(fā)生變化但與Git內(nèi)的狀態(tài)不一致脱货，則它們會從Git內(nèi)恢復(fù)到已知狀態(tài)岛都。

GitOps與CI/CD：它們之間有什么聯(lián)系？

GitOps和CI/CD是十分重要的工作伙伴振峻。CI/CD可以讓開發(fā)人員持續(xù)迭代臼疫、開發(fā)和部署應(yīng)用程序。而迭代通常通過一個Git配置倉庫進行（盡管也會有其他配置倉庫）扣孟。在部署/交付階段烫堤，構(gòu)建的基于容器的應(yīng)用程序被“push”到Kubernetes進行部署。GitOps會通過Kubernetes使用“pull”的方法來增強CI/CD模型凤价，從而將運維層面帶入部署/交付中鸽斟。

但是，如果有人更改了Kubernetes集群中運行的某些內(nèi)容利诺，會發(fā)生什么富蓄？我們將使用Git作為聲明性部署工具的主要事實來源，并利用其他工具在出現(xiàn)差異時向我們發(fā)出警報慢逾。此外立倍，通過利用可以識別運行狀態(tài)和聲明狀態(tài)之間差異的工具，Kubernetes可以修復(fù)為已知/聲明的運行狀態(tài)侣滩。

注意：持續(xù)集成和持續(xù)開發(fā)是互補但獨立的過程口注。在理想狀態(tài)下，GitOps會將批處理規(guī)模拆分為單件流程胜卤，每次只處理一個單元疆导。但是，由于CI和CD流程發(fā)生在不同的組中，因此組織之間的流程可能會有所不同澈段。

GitOps和應(yīng)用程序生命周期

讓我們從應(yīng)用程序生命周期的視角來看一下GitOps的作用悠菜。在典型的生命周期中，應(yīng)用程序會經(jīng)歷多個狀態(tài)败富，包括：

• 代碼

• 構(gòu)建

• 創(chuàng)建鏡像

• 測試

• 發(fā)布

而使用GitOps悔醋，這些狀態(tài)將會擴展為：

• 部署

• 在Git倉庫中監(jiān)控更改

• 日志更改和事件

• 發(fā)生更改時發(fā)出警報，并于現(xiàn)有的監(jiān)控/告警系統(tǒng)集成

• 更新

在GitOps操作模型下兽叮，當(dāng)應(yīng)用程序發(fā)布時芬骄，Kubernetes需要確保其按預(yù)期運行。同時鹦聪，Kubernetes通過確保其穩(wěn)定性和可用性來管理應(yīng)用程序的運維工作账阻。如果一個開發(fā)人員通過Git更改了該應(yīng)用程序，Kubernetes將會接受聲明并根據(jù)需要應(yīng)用它泽本。

GitOps帶來了什么淘太？

• GitOps為應(yīng)用程序提供一個操作模型，它可以確保Git提供一個框架來統(tǒng)一應(yīng)用程序的運行规丽、操作和持續(xù)開發(fā)蒲牧。

• 作為CI/CD流水線的一部分，GitOps為應(yīng)用程序構(gòu)建/交付與運行它的位置之間提供了粘合劑赌莺。

• 在Kubernetes平臺中冰抢，Git為應(yīng)用程序的開發(fā)和運維提供了唯一的事實來源。

• 應(yīng)用程序交付和平臺管理都是聲明式的艘狭，同時還能通過Git進行版本控制

• Git可以控制回滾挎扰、升級以及更改

• 開發(fā)人員不需要知道如何操作運維平臺（如Kubernetes），無需了解復(fù)雜的部署交付流程巢音，僅需使用熟悉的工具發(fā)布新功能即可鼓鲁。極大提升開發(fā)者體驗。

• Git控制并修證差異或“漂移”

• GitOps利用審核港谊、監(jiān)控以及回滾功能來增加應(yīng)用程序發(fā)布的可靠性和穩(wěn)定性

最后骇吭，盡管在GitOps模式下還有很多工作要做，但是GitOps歧寺、DevOps以及現(xiàn)有CI/CD模式之間存在十分明顯的協(xié)同作用燥狰。GitOps提供了一種用于將應(yīng)用程序交付到Kubernetes平臺的模型，該模型確保了Git是唯一的事實來源并且充分利用Kubernetes平臺上的功能斜筐。但值得注意的是龙致，GitOps不能替代工具。恰恰相反顷链，GitOps通過聲明性的流程和工具來強化流程目代、提高其成熟度并幫助團隊交付應(yīng)用程序。

GitOps實踐：FluxCD Demo

FluxCD（或Flux）是一個很棒的工具，它可以將Git和Kubernetes集成起來榛了。Flux本質(zhì)上是一個Kubernetes Operator在讶，這意味著，你作為一個管理員可以將其安裝到Kubernetes 以管理Git和原生Kubernetes之間的集成霜大。

在Kubernetes中构哺，Operator是Kubernetes原生平臺的擴展，是一種自定義資源的模式战坤，該自定義資源主要用于管理應(yīng)用程序及其組件曙强。這意味著，在Kubernetes內(nèi)部Operator的幫助下途茫，所需狀態(tài)（如運行狀態(tài)）將不斷檢查和調(diào)整以符合Git倉庫聲明的內(nèi)容碟嘴。Flux可以集成到你現(xiàn)有的CI/CD工具集中，以進行其他工作流程囊卜、權(quán)限批準(zhǔn)和審核臀防。在Kubernetes中，F(xiàn)lux會監(jiān)控你通過配置聲明的Git倉庫是否發(fā)生更改边败，并且如果 Kubernetes Pod上在本地發(fā)生了不應(yīng)發(fā)生的更改，F(xiàn)lux將會把Kubernetes更新到所需的運行狀態(tài)捎废。請記住笑窜，Git是事實來源。Flux Operator會檢測到這一點登疗，并將正在運行的配置更改回聲明的狀態(tài)排截。

以下demo，我將會展示如何安裝和實現(xiàn)Flux辐益。

前期準(zhǔn)備

你將需要：

• 一個Docker Hub鏡像倉庫断傲，你可以將Flaskapp docker鏡像上傳到此處

• 一個Git Repo并連接它，然后你可以在整個演示過程中根據(jù)需要用你的設(shè)置替換“< >”中的任何內(nèi)容

具體步驟

• 安裝Kubernetes

• 安裝并配置fluxctl智政，F(xiàn)lux部署的原生安裝程序

• 配置Flux以連接到Git Repo

• 在Git Repo中升級deployment manifest

• 升級容器鏡像并同步

• 配置漂移（drift）并同步

你可以使用以下配置進行測試或演示认罩。它包括Flask應(yīng)用程序的Docker file以及Kubernetes deployment/配置文件。在演示中续捂，你會需要它們垦垂，此外你還可以將它們上傳到你指定的Git倉庫中。

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 腳本文件

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.d/default.conf 
          subPath: nginx.conf 
      - name: flask 
        image: docker.io/<your docker repo>/flaskapp:develop-v1.8.0 
        imagePullPolicy: IfNotPresent 
        ports: 
        - name: http 
          containerPort: 5000 
        env: 
        - name: APP_NAME 
          value: myfluxdemo.K8s.GitOps 
        - name: APP_VERSION 
          value: v1.0.5 
      volumes: 
      - name: nginx-proxy-config 
        configMap: 
          name: nginx-conf 
---
apiVersion: v1
kind: ConfigMap 
metadata: 
  name: nginx-conf
  namespace: my-demo
data:
  nginx.conf: |-
    #CODE1.0:
    #add the nginx.conf configuration - this will be referenced within the deployment.yaml
    server {
        listen 80;
        server_name localhost;

        location / {
            proxy_pass http://localhost:5000/;
            proxy_set_header Host "localhost";
        }
    }

安裝Flux

• 安裝Fluxctl

https://docs.fluxcd.io/en/1.18.0/references/fluxctl.html

• 安裝Fluxcd

https://docs.fluxcd.io/en/1.18.0/tutorials/get-started.html

為Repo配置Flux

創(chuàng)建一個命名空間

kubectl create ns <namespace>
export FLUX_FORWARD_NAMESPACE= <namespace>
fluxctl list-workloads

安裝Fluxcd以建立與你的Git Repo的連接

export GHUSER=""
export REPO="gitops-demo"
export NS="flux"
fluxctl install \
--git-user=${GHUSER} \
--git-email=${GHUSER}@users.noreply.github.com \
--git-url=git@github.com:
Image download failed.
{REPO} \
--namespace=${NS} | kubectl apply -f -

創(chuàng)建SSH密鑰以添加到Github倉庫

在你的terminal中輸入以下命令牙瓢，以獲取下一步所需的密鑰：

fluxctl identity

打開Github劫拗，導(dǎo)航到安裝Fluxcd時添加的倉庫，轉(zhuǎn)到設(shè)置-部署密鑰矾克，單擊【添加部署密鑰】页慷，為其指定title，選中【允許write access】，粘貼公共密鑰酒繁，然后單擊【添加密鑰】滓彰。

在Git Repo中升級Deployment Manifest

打開你的Git Repo，里面應(yīng)該有deployment.yaml文件欲逃，向下滑動直到如下所示部分找蜜，然后更改APP_VERSION號碼

 env:
    - name: APP_NAME
      value: myfluxdemo.K8s.GitOps
    - name: APP_VERSION
      value: v1.0.5

保存并Commit更改到你的Repo。

Flux將在5分鐘之內(nèi)升級你的deployment

要從localhost進行測試稳析，請在Kubernetes中使用“Port-forward”命令：

kubectl get pods -n  copy the pod name kubectl port-forward  8080:80 -n

打開其他terminal：

curl -s -i http://localhost:8080

升級容器鏡像并同步

現(xiàn)在讓我們對Docker鏡像進行修改并將其上傳到我們的Docker Hub鏡像倉庫中洗做。為此，我們將修改flaskapp目錄中的main.py文件彰居。

升級main.py文件诚纸。將Hello World更改為其他內(nèi)容

response = "%s - %s.%s\n" %('Flux World', appname, appversion)

創(chuàng)建一個新的Docker文件并上傳到Docker（以及另一個增量版本號）。

等待5分鐘陈惰，F(xiàn)lux將會自動部署新鏡像

配置漂移并同步

現(xiàn)在畦徘，我們來測試一下手動更改正在運行的配置會發(fā)生什么。

kubectl scale deployment/fluxdemo --replicas=4 -n

現(xiàn)在抬闯，我們花幾分鐘來看看pod并觀察發(fā)生了什么井辆。我們將會在短時間內(nèi)（5分鐘以內(nèi)）看到其他的pod，此外我們還將看到許多pod終止溶握。因此杯缺，F(xiàn)lux已使配置恢復(fù)到當(dāng)前在Git中保留的已聲明的部署狀態(tài)。

kubectl get po -n  --watch

重新運行相同的命令睡榆，并且你會看到目前僅有一個正在運行的pod萍肆。

別忘了清理和移除deployment和Git連接（如果你想移除它）。否則胀屿，你需要開始添加更多的倉庫并繼續(xù)進行構(gòu)建塘揣。

總 結(jié)

本文中我們簡單介紹了GitOps概念、它與CI/CD的關(guān)系以及它對應(yīng)用程序的生命周期的改變宿崭。最后我們還demo了GitOps中的一個小工具Flux亲铡，它可以幫助把Kubernetes和Git集成起來，從而優(yōu)化CI/CD流程葡兑。

本文僅僅是一個GitOps的引子奴愉，希望你可以通過它更好地入門GitOps，進而提升你的開發(fā)部署體驗铁孵。