水或 基于 Kubernetes 实现高可用的动态 Jenkins Slave

欲野法师 · 2021年09月01日 · 最后由 jinglebell 回复于 2021年09月17日 · 1166 次阅读

Jenkins

当行业提到 CI/CD,可以使用的工具有很多,比如 Jenkins、Gitlab CI 以及新兴的 drone 之类的,我基于 Kubernete 实现大家最为熟悉的 Jenkins 来做 CI/CD 的工具

环境安装

既然要基于 Kubernetes 来做 CI/CD,我们这里最好还是将 Jenkins 安装到 Kubernetes 集群当中,安装的方式也很多,我们这里仍然还是使用手动的方式,这样可以了解更多细节,对应的资源清单文件如下:

git clone https://github.com/MonHer/Kubernetes.git

Kubernetes 资源清单注释

这里使用 jenkins/jenkins:lts 镜像,这是 jenkins 官方的 Docker 镜像,然后也有一些环境变量,当然我们也可以根据自己的需求来定制一个镜像,比如我们可以将一些插件打包在自定义的镜像当中,可以参考文档:https://github.com/jenkinsci/docker,我们这里使用默认的官方镜像就行,另外一个还需要注意的数据的持久化,将容器的 /var/jenkins_home 目录持久化即可,同样为了性能考虑,我们这里使用 Local PV,将 Pod 调度到固定的节点上
由于我们这里使用的镜像内部运行的用户 uid=1000,所以我们这里挂载出来后会出现权限问题,为解决这个问题,我们同样还是用一个简单的 initContainer 来修改下我们挂载的数据目录
另外由于 jenkens 会对 update-center.json 做签名校验安全检查,这里我们需要先提前关闭,否则下面更改插件源可能会失败,通过配置环境变量 JAVA_OPTS=Dhudson.model.DownloadService.noSignatureCheck=true 即可。
另外我们这里还需要使用到一个拥有相关权限的 serviceAccount:jenkins,我们这里只是给 jenkins 赋予了一些必要的权限,当然如果你对 serviceAccount 的权限不是很熟悉的话,我们给这个 sa 绑定一个 cluster-admin 的集群角色权限也是可以的,当然这样具有一定的安全风险。最后就是通过 IngressRoute 来暴露我们的服务,这个比较简单

kubectl apply -f jenkins.yaml
kubectl get pods -n kube-ops -l app=jenkins
kubectl logs -f 容器name -n kube-ops

看到上面的 日志出现Jenkins is fully up and running 信息就证明我们的 Jenkins 应用以前启动起来了,然后我们可以通过 IngressRoute 中定义的域名 jenkins.k8s.local(需要做 DNS 解析或者在本地 /etc/hosts 中添加映射) 来访问 jenkins 服务

然后可以执行下面的命令获取解锁的管理员密码

$ kubectl exec -it jenkins-556cd59c8c-2vl8m -n kube-ops -- cat /var/jenkins_home/secrets/initialAdminPassword
备注jenkins启动日志里面也有

然后跳过插件安装,选择默认安装插件过程会非常慢(也可以选择安装推荐的插件),点击右上角关闭选择插件,等配置好插件中心国内镜像源后再选择安装一些插件
最后一路成功如下

Jenkins 架构

Jenkins 安装完成了,接下来不用急着就去使用,我们要了解下在 Kubernetes 环境下面使用 Jenkins 有什么好处。
知道持续构建与发布是我日常工作中必不可少的一个步骤,目前大多公司都采用 Jenkins 集群来搭建符合需求的 CI/CD 流程,然而传统的 Jenkins Slave 一主多从方式会存在一些痛点,比如:

  • 主 Master 发生单点故障时,整个流程都不可用了
  • 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 集群的简单示意图

从图上可以看到 Jenkins Master 和 Jenkins Slave 以 Pod 形式运行在 Kubernetes 集群的 Node 上,Master 运行在其中一个节点,并且将其配置数据存储到一个 Volume 上去,Slave 运行在各个节点上,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。

Jenkins 配置

第 1 步. 我们需要安装 kubernetes 插件, 点击 Manage Jenkins -> Manage Plugins -> Available -> Kubernetes 勾选安装即可

第 2 步. 安装完毕后,进入 http://jenkins.k8s.local/configureClouds/ 页面

在该页面我们可以点击 Add a new cloud -> 选择 Kubernetes,首先点击 Kubernetes Cloud details... 按钮进行配置

首先配置连接 Kubernetes APIServer 的地址,由于我们的 Jenkins 运行在 Kubernetes 集群中,所以可以使用 Service 的 DNS 形式进行连接 https://kubernetes.default.svc.cluster.local

注意 namespace,我们这里填 kube-ops,然后点击 Test Connection,如果出现 Connected to Kubernetes... 的提示信息证明 Jenkins 已经可以和 Kubernetes 系统正常通信了。

然后下方的 Jenkins URL 地址:http://jenkins.kube-ops.svc.cluster.local:8080.namespace.svc.cluster.local:8080,根据上面创建的,这里的格式为:服务名 jenkins 的服务名填写,包括下面的 Jenkins 通道,默认是 50000 端口(要注意是 TCP,所以不要填写 http

第 3 步. 点击最下方的 Pod Templates 按钮用于配置 Jenkins Slave 运行的 Pod 模板,命名空间我们同样是用 kube-ops,Labels 这里也非常重要,对于后面执行 Job 的时候需要用到该值

然后配置下面的容器模板,我们这里使用的是 cnych/jenkins:jnlp6 这个镜像,这个镜像是在官方的 jnlp 镜像基础上定制的,加入了 docker、kubectl 等一些实用的工具

容器的名称必须是 jnlp,这是默认拉起的容器,另外需要将 运行的命令 和 命令参数 的值都删除掉,否则会失败
然后我们这里需要在下面挂载两个主机目录,一个是 /var/run/docker.sock,该文件是用于 Pod 中的容器能够共享宿主机的 Docker,这就是大家说的 docker in docker 的方式,Docker 二进制文件已经打包到上面的镜像中了,另外一个目录下 /root/.kube 目录,我们将这个目录挂载到容器的 /root/.kube 目录下面这是为了让我们能够在 Pod 的容器中能够使用 kubectl 工具来访问我们的 Kubernetes 集群,方便我们后面在 Slave Pod 部署 Kubernetes 应用

另外如果在配置了后运行 Slave Pod 的时候出现了权限问题,这是因为 Jenkins Slave Pod 中没有配置权限,所以需要配置上 ServiceAccount,在 Slave Pod 配置的地方点击下面的高级,添加上对应的 ServiceAccount 即可

到这里 jenkins 配置 Kubernetes 插件就算配置完成了

环境测试

Kubernetes 插件的配置工作完成了,接下来我们就来添加一个 Job 任务,看是否能够在 Slave Pod 中执行,任务执行完成后看 Pod 是否会被销毁。

在 Jenkins 首页点击 新建任务,创建一个测试的任务,输入任务名称,然后我们选择 构建一个自由风格的软件项目 类型的任务,注意在下面的 Label Expression 这里要填入 ydzs-jnlp,就是前面我们配置的 Slave Pod 中的 Label,这两个地方必须保持一致:

然后往下拉,在 构建 区域选择 执行 shell,然后输入我们测试命令

echo "测试 Kubernetes 动态生成 jenkins slave"
echo "==============docker in docker==========="
docker info

echo "=============kubectl============="
kubectl get pods

现在我们直接在页面点击左侧的 立即构建 触发构建即可,然后观察 Kubernetes 集群中 Pod 的变化

$ kubectl get pods -n kube-ops
NAME                          READY   STATUS              RESTARTS   AGE
jenkins-556cd59c8c-2vl8m    1/1     Running             0          64m
jenkins-agent-rb8hk           0/1     ContainerCreating   0          8s

我们可以看到在我们点击立刻构建的时候可以看到一个新的 Pod:jenkins-agent-rb8hk 被创建了,这就是我们的 Jenkins Slave。任务执行完成后我们可以看到任务信息:

到这里证明我们的任务已经构建完成,然后这个时候我们再去集群查看我们的 Pod 列表,发现 kube-ops 这个 namespace 下面已经没有之前的 Slave 这个 Pod 了

$ kubectl get pods -n kube-ops
NAME                                           READY   STATUS              RESTARTS   AGE
jenkins-556cd59c8c-2vl8m                       1/1     Running             0          12h

到这里我们就完成了使用 Kubernetes 动态生成 Jenkins Slave 的方法

小结一波

使用这种方式带来了哪些好处呢?

  • 服务高可用,当 Jenkins Master 出现故障时,Kubernetes 会自动创建一个新的 Jenkins Master 容器,并且将 Volume 分配给新创建的容器,保证数据不丢失,从而达到集群服务高可用。
  • 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。 是不是以前我们面临的种种问题在 Kubernetes 集群环境下面是不是都没有了啊?看上去非常完美
共收到 6 条回复 时间 点赞

写得挺好,找个服务器搞搞,😂 😂 越来越卷了。

搞个 github,放下 demo 呗~

恒温 回复

好的

slave 资源问题可以通过 标签的方式 来表明每个节点 可以干点啥,一般不存在浪费
基于 k8s 的集群 应该是整个运维的整体方案,顺便帮 jenkins 解决节点问题, 不应该是只为 jenkins 存在 ,有点杀鸡用牛刀的感觉 ,不过测试是应该考虑运维和成本的问题了

心向东 回复

对,主要就是解决节点,和频繁部署,job 出现排队,还有就是原来部署一次,大约要 40 分钟,现在将一写从部署的流程中拉出来,搞完了,现在 15 分钟一次部署一次,而且也支持高并发部署了😆

欲野法师 回复

以前部署一次 40 分钟。。。是单个模块服务器部署流程太复杂 or 不是分布式微服务架构,一个功能提测,全量部署一遍?我们现在几十个模块,测试环境服务器接近上百台,但版本是迭代小跑,每次最多涉及 10 个左右的模块,就是手工 one by one 也就不到 10 分钟搞定,所以好奇贵司部署一次 40 分钟是什么情况

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