基于Docker容器 持續(xù)實(shí)踐交付平臺建設(shè)

導(dǎo)讀：中國五礦和阿里巴巴聯(lián)手打造的鋼鐵服務(wù)專業(yè)平臺五阿哥，通過集結(jié)阿里巴巴在大數(shù)據(jù)、電商平臺和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品技術(shù)上的優(yōu)勢，為終端用戶帶來一站式采購體驗(yàn)。本文是五阿哥運(yùn)維技術(shù)團(tuán)隊(duì)針對Docker容器技術(shù)在如何在持續(xù)交付過程中探索和實(shí)踐，目前已經(jīng)將發(fā)布部署權(quán)限開放給應(yīng)用開發(fā)的owner，實(shí)現(xiàn)7*24小時(shí)“一站式”的持續(xù)交付，整體提高了公司研發(fā)過程的交付能力。

前言

作為創(chuàng)業(yè)公司和推行DevOps工程師們來說，都遇到過這樣的問題：

硬件資源利用率的問題，造成部分成本的浪費(fèi)

在網(wǎng)站功能中不同的業(yè)務(wù)場景有計(jì)算型的、有IO讀寫型的、有網(wǎng)絡(luò)型、有內(nèi)存型的，集中部署應(yīng)用就會(huì)導(dǎo)致資源利用率不合理的問題。比如，一個(gè)機(jī)器上部署的服務(wù)都是內(nèi)存密集型，那么CPU資源就都很容易浪費(fèi)了。

單物理機(jī)多應(yīng)用無法對無法進(jìn)行有效的隔離，導(dǎo)致應(yīng)用對資源的搶占和相互影響

一個(gè)物理機(jī)器跑多個(gè)應(yīng)用，無法進(jìn)行所使用的CPU、內(nèi)存、進(jìn)程進(jìn)行限制，如果一個(gè)應(yīng)用出現(xiàn)對資源的搶占問題，就會(huì)引起連鎖反應(yīng)，最終導(dǎo)致網(wǎng)站部分功能不可用。

環(huán)境、版本管理復(fù)雜，上線部署流程缺乏，增加問題排查的復(fù)雜度

由于內(nèi)部開發(fā)流程的不規(guī)范，代碼在測試或者上線過程中，對一些配置項(xiàng)和系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行隨意的調(diào)整，在發(fā)布時(shí)進(jìn)行增量發(fā)布，一旦出現(xiàn)問題，就會(huì)導(dǎo)致測試的代碼和線上運(yùn)行的代碼是不一致的，增加了服務(wù)上線的風(fēng)險(xiǎn)，也增加了線上服務(wù)故障排查的難度。

環(huán)境不穩(wěn)定，遷移成本高，增加上線風(fēng)險(xiǎn)

在開發(fā)過程中存在多個(gè)項(xiàng)目并行開發(fā)和服務(wù)的依賴問題，由于環(huán)境和版本的復(fù)雜性很高，不能快速搭建和遷移一個(gè)環(huán)境，導(dǎo)致無法在測試環(huán)境中無法模擬出線上的流程進(jìn)行測試，很多同學(xué)在線上環(huán)境進(jìn)行測試，這里有很高的潛在風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)導(dǎo)致開發(fā)效率降低。

傳統(tǒng)虛擬機(jī)和物理機(jī)占用空間大，啟動(dòng)慢，管理復(fù)雜等問題

傳統(tǒng)虛擬機(jī)和物理機(jī)在啟動(dòng)過程進(jìn)行加載內(nèi)核，執(zhí)行內(nèi)核和init進(jìn)行，導(dǎo)致在啟動(dòng)過程占用很長時(shí)間，而且在管理過程中會(huì)遇到各種各樣的管理問題。

基于Docker容器技術(shù)，運(yùn)維技術(shù)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了五阿哥網(wǎng)站的容器云平臺。通過容器云平臺95%的應(yīng)用服務(wù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)容器化部署。這些應(yīng)用支持業(yè)務(wù)按需拓展，秒級伸縮，提供與用戶友好的交互過程，規(guī)范了測試和生產(chǎn)的發(fā)布流程，讓開發(fā)和測試同學(xué)從基礎(chǔ)的環(huán)境配置和發(fā)布解放出來，使其更聚焦自己的項(xiàng)目開發(fā)和測試。

結(jié)合五阿哥容器云平臺和Docker容器技術(shù)的實(shí)踐，本文先介紹如何實(shí)現(xiàn)7*24小時(shí)“一站式”的持續(xù)交付，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的上線。

Docker鏡像標(biāo)準(zhǔn)化

眾所周知，Docker的鏡像是分層的。對鏡像分層進(jìn)行約定：

第一層是操作系統(tǒng)層，由CentOS/Alpine等基礎(chǔ)鏡像構(gòu)成，安裝一些通用的基礎(chǔ)組件；

第二層是中間件層，根據(jù)不同的應(yīng)用程序，安裝它們運(yùn)行時(shí)需要使用到的各種中間件和依賴軟件包，如，nginx、tomcat等；

第三層是應(yīng)用層，這層僅包含已經(jīng)打好包的各應(yīng)用程序代碼。

經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：如何讓自己的鏡像變的更小，PUSH的更快？

dockerfile構(gòu)建應(yīng)用鏡像，在中間件層遇到一些需要安裝的軟件包時(shí)，盡可能的使用包管理工具（如yum）或以git clone方式下載源碼包進(jìn)行安裝，目的是將軟件包的copy和安裝控制在同一層，軟件部署成功后清除一些無用的rpm包或源碼包，讓基礎(chǔ)鏡像的尺寸更小。

Java應(yīng)用鏡像中并沒有將jdk軟件包打入鏡像，將jdk部署在每臺宿主上，在運(yùn)行鏡像時(shí)，通過掛載目錄的方式將宿主機(jī)上的java家目錄掛載至容器指定目錄下。因?yàn)樗鼤?huì)把基礎(chǔ)鏡像撐得非常大；

在構(gòu)建應(yīng)用鏡像時(shí)，docker會(huì)對這兩層進(jìn)行緩存并直接使用，僅會(huì)重新創(chuàng)建代碼出現(xiàn)變動(dòng)的應(yīng)用層，這樣就提高了應(yīng)用鏡像的構(gòu)建速度和構(gòu)建成功后向鏡像倉庫推送的速度，從整體流程上提升了應(yīng)用的部署效率。

容器的編排管理

編排工具的選型：

Rancher圖形化管理界面，部署簡單、方便， 可以與AD、LDAP、GITHUB集成，基于用戶或用戶組進(jìn)行訪問控制，快速將系統(tǒng)的編排工具升級至Kubernetes或者Swarm，同時(shí)有專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行支持，降低容器技術(shù)入門的難度。

基于以上優(yōu)點(diǎn)我們選擇Rancher作為我們?nèi)萜髟破脚_的編排工具，在對應(yīng)用的容器實(shí)例進(jìn)行統(tǒng)一的編排調(diào)度時(shí)，配合Docker-Compose組件，可以在同一時(shí)間對多臺宿主機(jī)執(zhí)行調(diào)度操作。同時(shí)，在服務(wù)訪問出現(xiàn)峰值和低谷時(shí)，利用特有的rancher-compose.yml文件調(diào)用“SCALE”特性，對應(yīng)用集群執(zhí)行動(dòng)態(tài)擴(kuò)容和縮容，讓應(yīng)用按需求處理不同的請求。https:/zhuanlan.zhihu.com/p/29093407

容器網(wǎng)絡(luò)模型選型：

由于后端開發(fā)基于阿里的HSF框架，生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間需要網(wǎng)絡(luò)可達(dá)，對網(wǎng)絡(luò)要求比較高，需要以真實(shí)IP地址進(jìn)行注冊和拉取服務(wù)。所以在選擇容器網(wǎng)絡(luò)時(shí)，我們使用了Host模式，在容器啟動(dòng)過程中會(huì)執(zhí)行腳本檢查宿主機(jī)并分配給容器一個(gè)獨(dú)立的端口，來避免沖突的問題。

持續(xù)集成與持續(xù)部署

持續(xù)集成， 監(jiān)測代碼提交狀態(tài)，對代碼進(jìn)行持續(xù)集成，在集成過程中執(zhí)行單元測試，代碼Sonar和安全工具進(jìn)行靜態(tài)掃描，將結(jié)果通知給開發(fā)同學(xué)同時(shí)部署集成環(huán)境，部署成功后觸發(fā)自動(dòng)化測試（自動(dòng)化測試部分后續(xù)會(huì)更新https://zhuanlan.zhihu.com/idevops）。

靜態(tài)掃描結(jié)果：

持續(xù)部署，是一種能力，這種能力非常重要，把一個(gè)包快速部署在你想要的地方。平臺采用分布式構(gòu)建、部署，master管理多個(gè)slave節(jié)點(diǎn)，每個(gè)slave節(jié)點(diǎn)分屬不同的環(huán)境。在master上安裝并更新插件、創(chuàng)建job、管理各開發(fā)團(tuán)隊(duì)權(quán)限。slave用于執(zhí)行job。

基于上述圖9架構(gòu)，我們定義了持續(xù)部署規(guī)范的流程：

（1）開發(fā)同學(xué)向gitlab提交代碼；

（2）拉取項(xiàng)目代碼和配置項(xiàng)文件，執(zhí)行編譯任務(wù)；

（3）拉取基礎(chǔ)鏡像，將編譯好的應(yīng)用包打入生成最新的應(yīng)用鏡像，推送到鏡像倉庫；

（4）根據(jù)當(dāng)前應(yīng)用及所屬環(huán)境定制化生成docker-compose.yml文件，基于這個(gè)文件執(zhí)行rancher-compose命令，將應(yīng)用鏡像部署到預(yù)發(fā)環(huán)境（發(fā)布生產(chǎn)前的測試環(huán)境，相關(guān)配置、服務(wù)依賴關(guān)系和生產(chǎn)環(huán)境一致）。

（6）預(yù)發(fā)環(huán)境測試通過后將應(yīng)用鏡像部署至線上環(huán)境，測試結(jié)果通知后端測試同學(xué)。

容器的運(yùn)行管理

應(yīng)用容器現(xiàn)在已經(jīng)部署到線上環(huán)境，那么在整個(gè)容器的生命周期中，還需要解決下面兩個(gè)問題：

（1） 如何保存應(yīng)用程序產(chǎn)生的運(yùn)行日志和其它業(yè)務(wù)日志；

（2） 如何在后端服務(wù)出現(xiàn)變化后nginx能夠自動(dòng)發(fā)現(xiàn)并完成配置更新。

日志管理

容器在運(yùn)行時(shí)會(huì)在只讀層之上創(chuàng)建讀寫層，所有對應(yīng)用程序的寫操作都在這層進(jìn)行。當(dāng)容器重啟后，讀寫層中的數(shù)據(jù)（包含日志）也會(huì)一并被清除。雖然可以通過將容器中日志目錄掛載到宿主機(jī)解決此類問題，但當(dāng)容器在多個(gè)宿主機(jī)間頻繁漂移時(shí)，每個(gè)宿主機(jī)上都會(huì)有留存應(yīng)用名的部分日志，增加了開發(fā)同學(xué)查看、排查問題的難度。

綜上所屬，日志服務(wù)平臺作為五阿哥網(wǎng)站日志倉庫，將應(yīng)用運(yùn)行過程中產(chǎn)生的日志統(tǒng)一存儲(chǔ)，并且支持多種方式的查詢操作。

通過在日志服務(wù)的管理界面配置日志采集路徑，在容器中部署agent把應(yīng)用日志統(tǒng)一投遞到logstore中，再在logstore中配置全文索引和分詞符，以便開發(fā)同學(xué)能夠通過關(guān)鍵字搜索、查詢想要的日志內(nèi)容。

經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：如何避免日志的重復(fù)采集問題？

日志服務(wù)agent需要在配置文件“ilogtail_config.json”中增加配置參數(shù)“check_point_filename”，指定checkpoint文件生成的絕對路徑，并且將此路徑掛載至宿主機(jī)目錄下，確保容器在重啟時(shí)不會(huì)丟失checkpoint文件，不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)采集問題。

服務(wù)的注冊

etcd是一個(gè)具備高可用性和強(qiáng)一致性的鍵值存儲(chǔ)倉庫，它使用類似于文件系統(tǒng)的樹形結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)全部以“/”開頭。etcd的數(shù)據(jù)分為兩種類型：key和directories，其中key下存儲(chǔ)單獨(dú)的字符串值，directories下則存放key的集合或者其他子目錄。

在五阿哥環(huán)境中，每個(gè)向etcd注冊的應(yīng)用服務(wù)，它們的根目錄都以

”/${APP_NAME}_${ENVIRONMENT}”

命名。根目錄下存儲(chǔ)每個(gè)應(yīng)用實(shí)例的Key信息，它們都以“IP?{PORT}”的方式命名。

下圖是使用上述約定，存儲(chǔ)在etcd上某應(yīng)用實(shí)例的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

可以看到我是使用get方法向etcd發(fā)送請求的，請求的是部署在預(yù)發(fā)環(huán)境（PRE）的搜索服務(wù)（search）；在它的根目錄“/search_PRE”下，僅存儲(chǔ)了一個(gè)應(yīng)用實(shí)例的信息，這個(gè)實(shí)例的key是“172.18.100.31-86”；對應(yīng)的value是“172.18.100.31:86‘’，整個(gè)注冊過程是這樣的：

① 通過代碼為容器應(yīng)用程序生成隨機(jī)端口，和宿主機(jī)正在使用的端口進(jìn)行比對，確保端口沒有沖突后寫入程序配置文件；

② 把通過python和etcd模塊編寫的服務(wù)注冊工具集成在腳本中，將IP地址和上一步獲取的隨機(jī)端口以參數(shù)的方式傳遞給服務(wù)注冊工具；

③ 待應(yīng)用程序完全啟動(dòng)后，由服務(wù)注冊工具以約定好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將應(yīng)用實(shí)例的寫入etcd集群，完成服務(wù)注冊工作；

④ 容器定時(shí)向etcd發(fā)送心跳，報(bào)告存活并刷新ttl時(shí)間；

⑤ 容器腳本捕獲rancher發(fā)送至應(yīng)用實(shí)例的singnal terminal信號，在接收到信號后向etcd發(fā)送delete請求刪除實(shí)例的數(shù)據(jù)。

注：在ttl基礎(chǔ)上增加主動(dòng)清除功能，在服務(wù)正常釋放時(shí)，可以立刻清除etcd上注冊信息，不必等待ttl時(shí)間。

經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：容器在重啟或者意外銷毀時(shí)，讓我們一起看一下這個(gè)過程中容器和注冊中心都做了什么事情？

應(yīng)用在注冊是攜帶key 和value時(shí)攜帶了ttl超時(shí)屬性，就是考慮到當(dāng)服務(wù)集群中的實(shí)例宕機(jī)后，它在etcd中注冊的信息也隨之失效，若不予清除，失效的信息將會(huì)成為垃圾數(shù)據(jù)被一直保存，而且配置管理工具還會(huì)把它當(dāng)做正常數(shù)據(jù)讀取出來，寫入web server的配置文件中。要保證存儲(chǔ)在etcd中的數(shù)據(jù)始終有效，就需要讓etcd主動(dòng)釋放無效的實(shí)例信息，來看一下注冊中心刷新的機(jī)制，代碼直接奉上：

#！/usr/bin/env pythonimport etcdimport sys arg_l=sys.argv［1：］ etcd_clt=etcd.Client（host=‘172.18.0.7’）def set_key（key，value，ttl=10）： try： return etcd_clt.write（key，value，ttl） except TypeError： print ‘key or vlaue is null’def refresh_key（key，ttl=10）： try： return etcd_clt.refresh（key，ttl） except TypeError： print ‘key is null’def del_key（key）： try： return etcd_clt.delete（key） except TypeError： print ‘key is null’if arg_l： if len（arg_l） == 3： key，value，ttl=arg_l set_key（key，value，ttl） elif len（arg_l） == 2： key，ttl=arg_l refresh_key（key，ttl） elif len（arg_l） == 1： key=arg_l［0］ del_key（key） else： raise TypeError，‘Only three parameters are needed here’else： raise Exception（‘a(chǎn)rgs is null’）

服務(wù)的發(fā)現(xiàn)

confd是一個(gè)輕量級的配置管理工具，支持etcd作為后端數(shù)據(jù)源，通過讀取數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)，保證本地配置文件為最新；不僅如此 ，它還可以在配置文件更新后，檢查配置文件語法有效性，以重新加載應(yīng)用程序使配置生效。這里需要說明的是，confd雖然支持rancher作為數(shù)據(jù)源，但考慮易用性和擴(kuò)展性等原因，最終我們還是選擇了etcd。

和大多數(shù)部署方式一樣，我們把confd部署在web server所在的ECS上，便于confd在監(jiān)測到數(shù)據(jù)變化后及時(shí)更新配置文件和重啟程序。confd的相關(guān)配置文件和模板文件部署在默認(rèn)路徑/etc/confd下，目錄結(jié)構(gòu)如下：

/etc/confd/ ├── conf.d├── confd.toml└── templates

confd.toml是confd的主配置文件，使用TOML格式編寫，因?yàn)槲覀僥tcd是集群部署，有多個(gè)節(jié)點(diǎn)，而我又不想把confd的指令搞的又臭又長，所以將interval、nodes等選項(xiàng)寫到了這個(gè)配置文件里。

cond.d目錄存放web server的模板配置源文件，也使用TOML格式編寫。該文件用于指定應(yīng)用模板配置文件路徑（src）、應(yīng)用配置文件路徑（dest）、數(shù)據(jù)源的key信息（keys）等。

templates目錄存放web server下每個(gè)應(yīng)用的模板配置文件。它使用Go支持的text/template語言格式進(jìn)行編寫。在confd從etcd中讀取到最新應(yīng)用注冊信息后，通過下面的語句寫入模板配置文件中：

{{range getvs “/${APP_NAME}/*”}} server {{。}};{{end}}

通過supervisor管理confd進(jìn)程。confd在運(yùn)行后會(huì)每隔5秒對etcd進(jìn)行輪詢，當(dāng)某個(gè)應(yīng)用服務(wù)的K/V更新后，confd會(huì)讀取該應(yīng)用存儲(chǔ)在etcd中的數(shù)據(jù)，寫入到模板配置文件中，生成這個(gè)應(yīng)用配置文件，最后由confd將配置文件寫入到目標(biāo)路徑下，重新加載nginx程序使配置生效。（代碼請參考：https://zhuanlan.zhihu.com/idevops）

總結(jié)

本文是五阿哥運(yùn)維技術(shù)團(tuán)隊(duì)針對Docker容器技術(shù)在如何在持續(xù)交付過程中探索和實(shí)踐，目前已經(jīng)將發(fā)布部署權(quán)限開放給應(yīng)用開發(fā)的owner，實(shí)現(xiàn)7*24小時(shí)“一站式”的持續(xù)交付，整體提高了公司的研發(fā)過程的交付能力。

接下來會(huì)不斷優(yōu)化持續(xù)交付過程中遇到的各種場景，逐漸完善容器云平臺，同時(shí)會(huì)將容器云平臺各種功能，總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)不斷分享給大家，給大家在工作中一些參考，避免走重復(fù)的“彎路”。

作者簡介：劉曉明，五阿哥鋼鐵電商平臺（wuage.com）運(yùn)維技術(shù)負(fù)責(zé)人，擁有10年的互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)和運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)。一直致力于運(yùn)維工具的開發(fā)和運(yùn)維專家服務(wù)的推進(jìn)，賦能開發(fā)，不斷提高研發(fā)效能。

本文來自《程序員》原創(chuàng)文章，謝絕轉(zhuǎn)載，如需訂閱，請點(diǎn)擊這里（責(zé)編／魏偉）