也許你之前聽說過GitOps，但是對其並不瞭解。在本文中，我將對其進行簡單介紹，它其實是一個應用程序開發和管理中的一個術語，其核心思想是將應用系統的聲明性基礎架構和應用程序存放在Git的版本控制庫中。我們將介紹GitOps是什麼，它將如何影響組織以及如何與Kubernetes保持同步。

什麼是GitOps

GitOps是一種實現持續交付的模型，利用Git開發工具對雲原生應用程序進行操作和管理。當將應用程序部署到Kubernetes時，Git應該是唯一的事實來源。當開發人員更改應用程序時，Git將自動把它們push到Kubernetes進行部署。而且，如果Kubernetes內的運行狀態發生變化但與Git內的狀態不一致，則它們會從Git內恢復到已知狀態。

GitOps與CI/CD：它們之間有什麼聯繫？

GitOps和CI/CD是十分重要的工作夥伴。CI/CD可以讓開發人員持續迭代、開發和部署應用程序。而迭代通常通過一個Git配置倉庫進行（儘管也會有其它配置倉庫）。在部署/交付階段，構建的基於容器的應用程序被“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，從而將運維層面帶入部署/交付中。

但是，如果有人更改了Kubernetes集群中運行的某些內容，會發生什麼？我們將使用Git作為聲明性部署工具的主要事實來源，並利用其他工具在出現差異時向我們發出警報。此外，通過利用可以識別運行狀態和聲明狀態之間差異的工具，Kubernetes可以修復為已知/聲明的運行狀態。

注意：持續集成和持續開發是互補但獨立的過程。在理想狀態下，GitOps會將批處理規模拆分為單件流程，每次只處理一個單元。但是，由於CI和CD流程發生在不同的組中，因此組織之間的流程可能會有所不同。

GitOps和應用程序生命週期

讓我們從應用程序生命週期的視角來看一下GitOps的作用。在典型的生命週期中，應用程序會經歷多個狀態，包括：

• 代碼
• 構建
• 創建鏡像
• 測試
• 發佈

而使用GitOps，這些狀態將會擴展為：

• 部署
• 在Git倉庫中監控更改
• 日誌更改和事件
• 發生更改時發出警報，並於現有的監控/告警系統集成
• 更新

在GitOps操作模型下，當應用程序發佈時，Kubernetes需要確保其按預期運行。同時，Kubernetes通過確保其穩定性和可用性來管理應用程序的運維工作。如果一個開發人員通過Git更改了該應用程序，Kubernetes將會接受聲明並根據需要應用它。

GitOps帶來了什麼？

• GitOps為應用程序提供一個操作模型，它可以確保Git提供一個框架來統一應用程序的運行、操作和持續開發。
• 作為CI/CD流水線的一部分，GitOps為應用程序構建/交付與運行它的位置之間提供了粘合劑。
• 在Kubernetes平臺中，Git為應用程序的開發和運維提供了唯一的事實來源。
• 應用程序交付和平臺管理都是聲明式的，同時還能通過Git進行版本控制
• Git可以控制回滾、升級以及更改
• 開發人員不需要知道如何操作運維平臺（如Kubernetes），無需瞭解複雜的部署交付流程，僅需使用熟悉的工具發佈新功能即可。極大提升開發者體驗。
• Git控制並修正差異或“漂移”
• GitOps利用審核、監控以及回滾功能來增加應用程序發佈的可靠性和穩定性

最後，儘管在GitOps模式下還有很多工作要做，但是GitOps、DevOps以及現有CI/CD模式之間存在十分明顯的協同作用。GitOps提供了一種用於將應用程序交付到Kubernetes平臺的模型，該模型確保了Git是唯一的事實來源並且充分利用Kubernetes平臺上的功能。但值得注意的是，GitOps不能替代工具。恰恰相反，GitOps通過聲明性的流程和工具來強化流程、提高其成熟度並幫助團隊交付應用程序。

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。Flux本質上是一個Kubernetes Operator，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。

在Kubernetes中，Operator是Kubernetes原生平臺的擴展，是一種自定義資源的模式，該自定義資源主要用於管理應用程序及其組件。這意味著，在Kubernetes內部Operator的幫助下，所需狀態（如運行狀態）將不斷檢查和調整以符合Git倉庫聲明的內容。Flux可以集成到你現有的CI/CD工具集中，以進行其他工作流程、權限批准和審核。在Kubernetes中，Flux會監控你通過配置聲明的Git倉庫是否發生更改，並且如果 Kubernetes Pod上在本地發生了不應發生的更改，Flux將會把Kubernetes更新到所需的運行狀態。請記住，Git是事實來源。Flux Operator會檢測到這一點，並將正在運行的配置更改回聲明的狀態。

以下demo，我將會展示如何安裝和實現Flux。

前期準備

你將需要：

• 一個Docker Hub鏡像倉庫，你可以將Flaskapp docker鏡像上傳到此處
• 一個Git Repo並連接它，然後你可以在整個演示過程中根據需要用你的設置替換“< >”中的任何內容

具體步驟

• 安裝Kubernetes
• 安裝並配置fluxctl，Flux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
• 升級容器鏡像並同步
• 配置漂移（drift）並同步

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

Docker File

<code>
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"]/<code>

main.py Python 腳本文件

<code>
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/<code>

Kubernetes Deployment文件

<code>
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>/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";
        }
    }/<your>/<code>

安裝Flux

• 安裝Fluxctlhttps://docs.fluxcd.io/en/1.18.0/references/fluxctl.html
• 安裝Fluxcdhttps://docs.fluxcd.io/en/1.18.0/tutorials/get-started.html

為Repo配置Flux

創建一個命名空間

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

安裝Fluxcd以建立與你的Git Repo的連接

<code>
export GHUSER="" 

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

創建SSH密鑰以添加到Github倉庫

在你的terminal中輸入以下命令，以獲取下一步所需的密鑰：

<code>
fluxctl identity/<code>

打開Github，導航到安裝Fluxcd時添加的倉庫，轉到設置-部署密鑰，單擊【添加部署密鑰】，為其指定title，選中【允許write access】，粘貼公共密鑰，然後單擊【添加密鑰】。

在Git Repo中升級Deployment Manifest

打開你的Git Repo，裡面應該有deployment.yaml文件，向下滑動直到如下所示部分，然後更改APP_VERSION號碼

<code>
kubectl get pods -n  copy the pod name kubectl port-forward  8080:80 -n
/<code>

保存並Commit更改到你的Repo。

Flux將在5分鐘之內升級你的deployment

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

<code>
kubectl get pods -n  copy the pod name kubectl port-forward  8080:80 -n
/<code>

打開其他terminal：

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

升級容器鏡像並同步

現在讓我們對Docker鏡像進行修改並將其上傳到我們的Docker Hub鏡像倉庫中。為此，我們將修改flaskapp目錄中的main.py文件。

升級main.py文件。將Hello World更改為其他內容

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

創建一個新的Docker文件並上傳到Docker（以及另一個增量版本號）。

等待5分鐘，Flux將會自動部署新鏡像

配置漂移並同步

現在，我們來測試一下手動更改正在運行的配置會發生什麼。

<code>kubectl scale deployment/fluxdemo --replicas=4 -n/<code>

現在，我們花幾分鐘來看看pod並觀察發生了什麼。我們將會在短時間內（5分鐘以內）看到其他的pod，此外我們還將看到許多pod終止。因此，Flux已使配置恢復到當前在Git中保留的已聲明的部署狀態。

<code>
kubectl get po -n  --watch/<code>

重新運行相同的命令，並且你會看到目前僅有一個正在運行的pod。

別忘了清理和移除deployment和Git連接（如果你想移除它）。否則，你需要開始添加更多的倉庫並繼續進行構建。

總 結

本文中我們簡單介紹了GitOps概念、它與CI/CD的關係以及它對應用程序的生命週期的改變。最後我們還demo了GitOps中的一個小工具Flux，它可以幫助把Kubernetes和Git集成起來，從而優化CI/CD流程。

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

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關鍵字: 實踐 DevOps 入門