基于 CI/CD 平台将应用程序自动部署到 Kubernetes 集群

序：核心背景与需求

在现代软件开发与运维体系中，基于 CI/CD 平台将应用程序自动部署到 Kubernetes 集群的项目，源于以下核心背景与需求：

1. 技术与行业趋势驱动

容器化普及：Docker 等容器技术实现了应用与运行环境的 "封装一致"，解决了 "开发环境能跑，生产环境报错" 的历史难题，成为应用交付的标准载体。

Kubernetes 主导编排：随着应用向分布式、微服务架构演进，Kubernetes 凭借对容器的自动化编排能力（部署、扩缩容、自愈等），成为大规模容器化应用的 "标配管理平台"。

CI/CD 需求升级 ：市场对软件迭代速度、交付稳定性的要求急剧提升，传统 "手动编译→打包→上传→部署" 的流程效率低下、易出错，必须通过 ** 持续集成（CI，代码提交后自动编译、测试）和持续部署（CD，测试通过后自动发布到生产环境）** 实现全链路自动化。

2. 企业面临的核心痛点

环境一致性问题：开发、测试、生产环境的依赖、配置差异，导致应用部署后行为不一致，排查成本高。

手动运维效率低下：应用容器化后，若仍依赖人工操作部署到 Kubernetes，在集群规模扩大（如百级、千级容器）时，运维成本呈指数级增长，且无法保障部署时效性与准确性。

迭代周期长：从代码开发到用户可用的链路冗长，需经历 "提交→等待人工编译→等待人工测试→等待人工部署" 等环节，难以快速响应业务需求。

3. 项目核心目标

通过搭建 CI/CD 自动化流水线，实现从 "代码提交" 到 "Kubernetes 集群部署" 的全流程自动化：

开发者提交代码后，自动触发编译、单元测试、镜像构建；

镜像自动推送到私有镜像仓库（如内网 Registry）；

最终自动将应用部署到 Kubernetes 集群，并完成服务暴露、健康检查等运维配置，实现 "代码提交即部署，快速验证且稳定交付"。

4. 技术栈协同逻辑

项目需整合多类技术形成闭环：

版本控制（Git）：作为代码仓库，触发 CI/CD 流程的 "源头"；

CI/CD 平台（Jenkins/GitLab CI 等）：作为 "中枢"，编排 "编译→测试→镜像构建→部署" 的自动化步骤；

容器化（Docker）：封装应用与依赖，生成标准镜像；

私有镜像仓库：存储构建好的镜像，供 Kubernetes 拉取；

Kubernetes：作为 "运行时平台"，负责应用容器的调度、扩缩容与高可用管理。

简言之，该项目是容器化、编排技术与自动化交付流程的结合，旨在解决传统部署的效率与稳定性问题，支撑企业快速迭代、规模化运维的需求。

一、基础环境配置（所有节点）

1. 域名解析（`/etc/hosts`）

在涉及的主机（如 Jenkins 主机 host1、K8s 节点 host2、GitLab 服务器）上配置内网域名解析，方便服务间访问：

bash 复制代码

[root@host1 ~]# sudo vi /etc/hosts
[root@host1 ~]# sudo cat /etc/hosts
127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
192.168.197.91 registry.abc.com
192.168.197.9 jenkins-host    # Jenkins 所在主机 IP
192.168.197.9 gitlab.abc.com  # GitLab 服务器 IP
192.168.197.91 k8s.abc.com     # K8s 集群节点（host2）IP

2. Docker 配置国内镜像源（加速镜像拉取）

在 host1（Jenkins 主机，需构建 Docker 镜像）和 host2（K8s 节点，需拉取镜像）上，修改 Docker 守护进程配置：

bash 复制代码

[root@host1 ~]# vi /etc/docker/daemon.json
[root@host1 ~]# cat /etc/docker/daemon.json
{
  "registry-mirrors": [
    "https://9fbd5949cbc94e4a9581e33b9077c811.mirror.swr.myhuaweicloud.com",
    "https://jnh8ca4k.mirror.aliyuncs.com",
    "https://mirror.ccs.tencentyun.com",
    "https://registry.docker-cn.com"
  ],
  "insecure-registries": [
    "192.168.197.9:5000",
    "registry.abc.com:5000"
  ],
  "live-restore": true
}
[root@host1 ~]# sudo systemctl daemon-reload
[root@host1 ~]# sudo systemctl restart docker

host2 上同步操作：

bash 复制代码

[root@host2 ~]# sudo vi /etc/hosts
[root@host2 ~]# sudo cat /etc/hosts
127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
192.168.197.91 registry.abc.com
192.168.197.9 jenkins-host    # Jenkins 所在主机 IP
192.168.197.9 gitlab.abc.com  # GitLab 服务器 IP
192.168.197.91 k8s.abc.com     # K8s 集群节点（host2）IP
[root@host2 ~]# sudo vi /etc/docker/daemon.json
[root@host2 ~]# sudo cat /etc/docker/daemon.json
{
  "registry-mirrors": [
    "https://9fbd5949cbc94e4a9581e33b9077c811.mirror.swr.myhuaweicloud.com",
    "https://jnh8ca4k.mirror.aliyuncs.com",
    "https://mirror.ccs.tencentyun.com",
    "https://registry.docker-cn.com"
  ],
  "insecure-registries": [
    "192.168.197.9:5000",
    "registry.abc.com:5000"
  ],
  "live-restore": true
}
[root@host2 ~]# sudo systemctl daemon-reload
[root@host2 ~]# sudo systemctl restart docker
[root@host2 ~]# sudo docker run -d --restart=always -p 5000:5000 --name registry registry:2
Unable to find image 'registry:2' locally
2: Pulling from library/registry
44cf07d57ee4: Pull complete 
bbbdd6c6894b: Pull complete 
8e82f80af0de: Pull complete 
3493bf46cdec: Pull complete 
6d464ea18732: Pull complete 
Digest: sha256:a3d8aaa63ed8681a604f1dea0aa03f100d5895b6a58ace528858a7b332415373
Status: Downloaded newer image for registry:2
27101e645df048203dba9a00fb36f55a84328dd6d2297af327c091be15702dc0
[root@host2 ~]# sudo firewall-cmd --add-port=5000/tcp --permanent
FirewallD is not running
[root@host2 ~]# curl http://registry.abc.com:5000/v2/
{}

二、GitLab 代码仓库准备

1. 创建项目（之前有跳过）

在 GitLab 中创建名为 k8s-demo 的空白项目（若无 GitLab，可临时用本地仓库，生产建议用 GitLab/Gitee）。

bash 复制代码

[root@host1 ~]# mkdir k8s-demo && cd k8s-demo
[root@host1 k8s-demo]# git init
bash: git: 未找到命令...
安装软件包"git-core"以提供命令"git"？ [N/y] y


 * 正在队列中等待... 
 * 正在载入软件包列表。... 
下列软件包必须安装：
 git-core-2.47.3-1.el9.x86_64Core package of git with minimal functionality
继续更改？ [N/y] y


 * 正在队列中等待... 
 * 正在等待认证... 
 * 正在队列中等待... 
 * 正在下载软件包... 
 * 正在请求数据... 
 * 正在测试更改... 
 * 正在安装软件包... 
提示： 使用 'master' 作为初始分支的名称。这个默认分支名称可能会更改。要在新仓库中
提示： 配置使用初始分支名，并消除这条警告，请执行：
提示：
提示： git config --global init.defaultBranch <名称>
提示：
提示： 除了 'master' 之外，通常选定的名字有 'main'、'trunk' 和 'development'。
提示： 可以通过以下命令重命名刚创建的分支：
提示：
提示： git branch -m <name>
已初始化空的 Git 仓库于 /root/k8s-demo/.git/

[root@host1 k8s-demo]# git init
已重新初始化已存在的 Git 仓库于 /root/k8s-demo/.git/
[root@host1 k8s-demo]# touch spring-boot-hello.yaml

2. 本地初始化代码（`host1` 操作）

克隆仓库并添加项目文件：

bash 复制代码

# 切换到项目目录（如 ~/ch08）
cd ~/ch08
# 克隆 GitLab 仓库（替换为实际 GitLab 地址）
git clone ssh://git@gitlab.abc.com:2222/root/k8s-demo.git
cd k8s-demo

3. 添加核心文件

（1）`Dockerfile`（构建 Spring Boot 镜像）

bash 复制代码

FROM openjdk:11-jre-slim  # 基于国内镜像源加速拉取的 OpenJDK 镜像
ARG JAR_FILE
COPY ${JAR_FILE} app.jar
EXPOSE 8080
ENTRYPOINT ["java", "-jar", "/app.jar"]

（2）`pom.xml`（Maven 构建配置）

bash 复制代码

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" 
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
  <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
  <parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>2.7.5</version>
    <relativePath/>
  </parent>
  <groupId>com.abc</groupId>
  <artifactId>spring-boot-hello</artifactId>
  <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
  <name>spring-boot-hello</name>
  <properties>
    <java.version>11</java.version>
  </properties>
  <dependencies>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>
  </dependencies>
  <build>
    <plugins>
      <plugin>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
      </plugin>
    </plugins>
  </build>
</project>

（3）`src/main/java/com/abc/hello/HelloController.java`（Spring Boot 控制器）

bash 复制代码

package com.abc.hello;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class HelloController {
    @GetMapping("/")
    public String hello() {
        return "Hello! Please test K8S CI/CD!";
    }
}

（4）`src/main/java/com/abc/hello/SpringBootHelloApplication.java`（启动类）

bash 复制代码

package com.abc.hello;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class SpringBootHelloApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SpringBootHelloApplication.class, args);
    }
}

（5）`kube.yaml`（Kubernetes 资源配置）

bash 复制代码

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: sbdemo-deploy
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: spring-boot-hello
  template:
    metadata:
      labels:
        app: spring-boot-hello
    spec:
      containers:
      - name: spring-boot-hello
        image: registry.abc.com:5000/spring-boot-hello  # 内网私有仓库地址
        ports:
        - containerPort: 8080
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: sbdemo-svc
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: spring-boot-hello
  ports:
  - port: 8080
    targetPort: 8080
    nodePort: 30008  # 暴露到主机的端口（30000-32767 区间）

（6）`Jenkinsfile`（Jenkins 流水线脚本）

bash 复制代码

pipeline {
    agent any
    stages {
        stage('Build') {
            steps {
                // Maven 构建（跳过测试加速）
                sh 'mvn -B -DskipTests clean package'
                // 构建 Docker 镜像（关联 Maven 打包的 JAR）
                sh 'docker build --build-arg JAR_FILE=target/spring-boot-hello-0.0.1-SNAPSHOT.jar -t registry.abc.com:5000/spring-boot-hello .'
                // 推送镜像到内网私有仓库
                sh 'docker push registry.abc.com:5000/spring-boot-hello'
            }
        }
        stage('Deploy') {
            steps {
                // 通过 SSH 传输配置文件并部署到 K8s 集群
                sshPublisher(publishers: [
                    sshPublisherDesc(
                        configName: 'K8SHost',  // Jenkins 中配置的 SSH 服务器名
                        transfers: [
                            sshTransfer(
                                cleanRemote: false,
                                excludes: '',
                                execCommand: 'cd ~/spring-boot-hello && kubectl delete -f kube.yaml || true && kubectl apply -f kube.yaml',
                                execTimeout: 120000,
                                flatten: false,
                                makeEmptyDirs: false,
                                noDefaultExcludes: false,
                                patternSeparator: '[, ]+',
                                remoteDirectory: 'spring-boot-hello',
                                remoteDirectorySDF: false,
                                removePrefix: '',
                                sourceFiles: '**/kube.yaml'
                            )
                        ],
                        usePromotionTimestamp: false,
                        useWorkspaceInPromotion: false,
                        verbose: false
                    )
                ])
            }
        }
    }
}

三、Jenkins 配置

1. 安装必要插件

进入 Jenkins → Manage Jenkins → Manage Plugins，安装：

Maven Integration（Maven 项目支持）
Publish Over SSH（SSH 远程部署支持）

2. 系统配置（`Manage Jenkins → Configure System`）

（1）Maven 配置

找到 Maven 区域，点击 "Add Maven"，命名为 Maven-3.8.6（可选择 "Install automatically" 或指定本地 Maven 路径）。

（2）Publish Over SSH 配置

找到 Publish Over SSH 区域，点击 "Add → SSH Server"：
- Name ：K8SHost（与 Jenkinsfile 中 configName 一致）。
- Hostname ：k8s.abc.com（K8s 节点 host2 的主机名 / IP）。
- Username ：root（或 K8s 节点上有权限的用户）。
- 点击 "Advanced"，勾选 "Use password authentication, or use a different key"，填写 K8s 节点的 SSH 密码。
- Remote Directory ：~（或指定部署目录，如 /root）。
- 点击 "Test Configuration"，显示 Success 则配置正常。

四、推送代码到 GitLab

将所有文件提交并推送到 GitLab 仓库：

bash 复制代码

cd ~/ch08/k8s-demo
git add .
git commit -m "Init K8s CI/CD project with domestic mirrors"
git push origin main

五、Jenkins 创建流水线项目

1. 新建任务

进入 Jenkins → New Item ，选择 "Pipeline"，命名为 k8s-demo → 点击 "OK"。

2. 配置流水线

Pipeline → Definition ：选择 Pipeline script from SCM。
SCM ：选择 Git。
Repository URL ：填写 GitLab 仓库地址（如 ssh://git@gitlab.abc.com:2222/root/k8s-demo.git）。
Branch Specifier ：*/main（或 */master，根据仓库分支名调整）。
Script Path ：Jenkinsfile（与项目中文件名一致）。

3. 执行构建

点击 "Save" 保存配置，然后点击 "Build Now" 启动流水线。

六、验证部署（K8s 节点 `host2` 操作）

1. 查看 Kubernetes 资源

bash 复制代码

kubectl get deployments  # 应看到 sbdemo-deploy（READY 1/1）
kubectl get pods         # 应看到 sbdemo-deploy-xxx（STATUS Running）
kubectl get services     # 应看到 sbdemo-svc（TYPE NodePort，PORT(S) 8080:30008/TCP）

2. 访问服务

bash 复制代码

curl 127.0.0.1:30008
# 预期输出：Hello! Please test K8S CI/CD!

关键说明

国内镜像源 ：通过 daemon.json 的 registry-mirrors 加速 OpenJDK、Maven 等基础镜像的拉取，避免依赖 Docker Hub 外网速度。
私有仓库 ：registry.abc.com:5000 需确保是 HTTP 服务，且 Docker 配置了 insecure-registries，否则镜像推送 / 拉取会失败。
SSH 部署 ：Jenkins 需能通过 SSH 免密（或密码）登录 K8s 节点，并具备 kubectl 操作权限。
动态调整：需根据实际环境修改域名、IP、仓库地址、K8s 资源配置（如 NodePort 端口、镜像名）。

通过以上步骤，即可实现基于国内镜像源的从代码提交到 Kubernetes 部署的全流程自动化 CI/CD。

代码部分过程：

bash 复制代码

Activate the web console with: systemctl enable --now cockpit.socket

Last login: Mon Sep 29 17:54:00 2025 from 192.168.197.1
[root@host1 ~]# sudo vi /etc/hosts
[root@host1 ~]# sudo cat /etc/hosts
127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
192.168.197.91 registry.abc.com
192.168.197.9 jenkins-host    # Jenkins 所在主机 IP
192.168.197.9 gitlab.abc.com  # GitLab 服务器 IP
192.168.197.91 k8s.abc.com     # K8s 集群节点（host2）IP
[root@host1 ~]# vi /etc/docker/daemon.json
[root@host1 ~]# cat /etc/docker/daemon.json
{
  "registry-mirrors": [
    "https://9fbd5949cbc94e4a9581e33b9077c811.mirror.swr.myhuaweicloud.com",
    "https://jnh8ca4k.mirror.aliyuncs.com",
    "https://mirror.ccs.tencentyun.com",
    "https://registry.docker-cn.com"
  ],
  "insecure-registries": [
    "192.168.197.9:5000",
    "registry.abc.com:5000"
  ],
  "live-restore": true
}
[root@host1 ~]# sudo systemctl daemon-reload
[root@host1 ~]# sudo systemctl restart docker
[root@host1 ~]# cd ~/ch08
[root@host1 ch08]# cd
[root@host1 ~]# 
[root@host1 ~]# 
[root@host1 ~]# mkdir k8s-demo && cd k8s-demo
[root@host1 k8s-demo]# git init
bash: git: 未找到命令...
安装软件包"git-core"以提供命令"git"？ [N/y] y


 * 正在队列中等待... 
 * 正在载入软件包列表。... 
下列软件包必须安装：
 git-core-2.47.3-1.el9.x86_64Core package of git with minimal functionality
继续更改？ [N/y] y


 * 正在队列中等待... 
 * 正在等待认证... 
 * 正在队列中等待... 
 * 正在下载软件包... 
 * 正在请求数据... 
 * 正在测试更改... 
 * 正在安装软件包... 
提示： 使用 'master' 作为初始分支的名称。这个默认分支名称可能会更改。要在新仓库中
提示： 配置使用初始分支名，并消除这条警告，请执行：
提示：
提示： git config --global init.defaultBranch <名称>
提示：
提示： 除了 'master' 之外，通常选定的名字有 'main'、'trunk' 和 'development'。
提示： 可以通过以下命令重命名刚创建的分支：
提示：
提示： git branch -m <name>
已初始化空的 Git 仓库于 /root/k8s-demo/.git/

[root@host1 k8s-demo]# git init
已重新初始化已存在的 Git 仓库于 /root/k8s-demo/.git/
[root@host1 k8s-demo]# touch spring-boot-hello.yaml
[root@host1 k8s-demo]# git add .
[root@host1 k8s-demo]# git commit -m "Initial commit"
作者身份未知

*** 请告诉我您是谁。

运行

  git config --global user.email "you@example.com"
  git config --global user.name "Your Name"

来设置您账号的缺省身份标识。
如果仅在本仓库设置身份标识，则省略 --global 参数。

致命错误：无法自动探测邮件地址（得到 'root@host1.(none)'）
[root@host1 k8s-demo]# 
[root@host1 k8s-demo]# 
[root@host1 k8s-demo]# cd ~/ch08
[root@host1 ch08]# git clone ssh://git@192.168.197.9.com:2222/root/k8s-demo.git
正克隆到 'k8s-demo'...
ssh: Could not resolve hostname 192.168.197.9.com: Name or service not known
致命错误：无法读取远程仓库。

请确认您有正确的访问权限并且仓库存在。
[root@host1 ch08]# 
[root@host1 ch08]# cd
[root@host1 ~]# git config --global user.name "root"
[root@host1 ~]# git config --global user.email "root@host1.local"
[root@host1 ~]# git config --list | grep user
user.name=root
user.email=root@host1.local
[root@host1 ~]# cd ~/k8s-demo
[root@host1 k8s-demo]# git add .  
[root@host1 k8s-demo]# git commit -m "Initial commit: Add spring-boot-hello.yaml" 
[master（根提交） 00e64fa] Initial commit: Add spring-boot-hello.yaml
 1 file changed, 0 insertions(+), 0 deletions(-)
 create mode 100644 spring-boot-hello.yaml
[root@host1 k8s-demo]#

基于 CI/CD 平台将应用程序自动部署到 Kubernetes 集群

序：核心背景与需求

1. 技术与行业趋势驱动

2. 企业面临的核心痛点

3. 项目核心目标

4. 技术栈协同逻辑

一、基础环境配置（所有节点）

1. 域名解析（/etc/hosts）

2. Docker 配置国内镜像源（加速镜像拉取）

二、GitLab 代码仓库准备

1. 创建项目（之前有跳过）

2. 本地初始化代码（host1 操作）

3. 添加核心文件

（1）Dockerfile（构建 Spring Boot 镜像）

（2）pom.xml（Maven 构建配置）

（3）src/main/java/com/abc/hello/HelloController.java（Spring Boot 控制器）

（4）src/main/java/com/abc/hello/SpringBootHelloApplication.java（启动类）

（5）kube.yaml（Kubernetes 资源配置）

（6）Jenkinsfile（Jenkins 流水线脚本）

三、Jenkins 配置

1. 安装必要插件

2. 系统配置（Manage Jenkins → Configure System）

（1）Maven 配置

（2）Publish Over SSH 配置

四、推送代码到 GitLab

五、Jenkins 创建流水线项目

1. 新建任务

2. 配置流水线

3. 执行构建

六、验证部署（K8s 节点 host2 操作）

1. 查看 Kubernetes 资源

2. 访问服务

关键说明

1. 域名解析（`/etc/hosts`）

2. 本地初始化代码（`host1` 操作）

（1）`Dockerfile`（构建 Spring Boot 镜像）

（2）`pom.xml`（Maven 构建配置）

（3）`src/main/java/com/abc/hello/HelloController.java`（Spring Boot 控制器）

（4）`src/main/java/com/abc/hello/SpringBootHelloApplication.java`（启动类）

（5）`kube.yaml`（Kubernetes 资源配置）

（6）`Jenkinsfile`（Jenkins 流水线脚本）

2. 系统配置（`Manage Jenkins → Configure System`）

六、验证部署（K8s 节点 `host2` 操作）