DevOps 与 部署入门：加速软件交付与运维的实践指南

王嘉俊9252025-10-21 12:27

DevOps 与 部署入门：加速软件交付与运维的实践指南

今天我们来深入探讨 DevOps 及其部署实践。DevOps 是一种文化和方法论，通过自动化、协作和持续改进，连接开发（Development）与运维（Operations），以实现快速、可靠的软件交付。本文将带你从零开始实现一个 DevOps 流水线，部署一个简单的 Web 应用，适合初学者快速上手，同时为有经验的开发者提供进阶建议和优化思路。

本文基于 Docker、Jenkins 和 GitHub Actions，部署一个 Python Flask 应用到 AWS EC2，结合 CI/CD 流水线和监控。让我们开始吧！

前置准备

在开始之前，确保开发环境已就绪：

  • 操作系统：Linux（Ubuntu 22.04 推荐）、Windows 或 macOS。

  • 工具 ：

    • Git：版本控制工具。
    • Docker：容器化平台。
    • Jenkins：CI/CD 服务器。
    • AWS CLI：用于 EC2 部署。
    • GitHub 账户：用于托管代码和 Actions。

  • 云服务：AWS EC2 实例（或阿里云、Azure 等）。

  • 项目结构 ：一个简单的 Flask 应用，目录如下：

    复制代码 
    flask-devops-demo
├── app.py
├── requirements.txt
├── Dockerfile
├── .github/workflows/ci.yml
├── Jenkinsfile
└── .gitignore

安装环境：

  • 安装 Git：sudo apt install git（Ubuntu）或 brew install git（macOS）。
  • 安装 Docker：sudo apt install docker.io 或从 docker.com 下载。
  • 安装 AWS CLI：pip install awscli.
  • 配置 AWS 凭证：aws configure.
  • 验证：git --version, docker --version, aws --version.

步骤 1: 创建 Flask 应用

在 flask-devops-demo/app.py 中创建简单的 Flask 应用：

python 复制代码 
from flask import Flask
app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def hello():
    return 'Hello, DevOps!'

if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0', port=5000)

创建 flask-devops-demo/requirements.txt：

复制代码 
Flask==2.3.3
gunicorn==23.0.0

创建 .gitignore：

复制代码 
venv/
*.pyc
__pycache__/

步骤 2: 容器化应用

创建 flask-devops-demo/Dockerfile：

dockerfile 复制代码 
FROM python:3.10-slim
WORKDIR /app
COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt
COPY . .
EXPOSE 5000
CMD ["gunicorn", "--bind", "0.0.0.0:5000", "app:app"]

构建并测试 Docker 镜像：

bash 复制代码 
docker build -t flask-devops-demo .
docker run -p 5000:5000 flask-devops-demo

访问 http://localhost:5000，验证输出"Hello, DevOps!"。

步骤 3: 配置 GitHub Actions CI/CD

将代码推送到 GitHub 仓库：

bash 复制代码 
git init
git add .
git commit -m "Initial commit"
git remote add origin git@github.com:your-username/flask-devops-demo.git
git push -u origin main

创建 GitHub Actions 工作流 flask-devops-demo/.github/workflows/ci.yml：

yaml 复制代码 
name: CI/CD Pipeline
on:
  push:
    branches: [ main ]
jobs:
  build:
    runs-on: ubuntu-latest
    steps:
      - uses: actions/checkout@v4
      - name: Set up Python
        uses: actions/setup-python@v5
        with:
          python-version: '3.10'
      - name: Install dependencies
        run: pip install -r requirements.txt
      - name: Run tests
        run: python -m unittest discover
      - name: Build Docker image
        run: docker build -t flask-devops-demo .
      - name: Login to Docker Hub
        uses: docker/login-action@v3
        with:
          username: ${{ secrets.DOCKER_USERNAME }}
          password: ${{ secrets.DOCKER_PASSWORD }}
      - name: Push Docker image
        run: |
          docker tag flask-devops-demo ${DOCKER_USERNAME}/flask-devops-demo:latest
          docker push ${DOCKER_USERNAME}/flask-devops-demo:latest

配置 Docker Hub 密钥：

  • 在 GitHub 仓库的 Settings > Secrets and variables > Actions 中添加 DOCKER_USERNAME 和 DOCKER_PASSWORD。

说明：

  • 工作流在代码推送时运行，构建、测试并推送 Docker 镜像到 Docker Hub。

步骤 4: 配置 Jenkins CI/CD（替代方案）

在本地或 EC2 上安装 Jenkins：

bash 复制代码 
sudo apt update
sudo apt install openjdk-17-jre -y
wget -q -O - https://pkg.jenkins.io/debian-stable/jenkins.io.key | sudo apt-key add -
sudo sh -c 'echo deb http://pkg.jenkins.io/debian-stable binary/ > /etc/apt/sources.list.d/jenkins.list'
sudo apt update
sudo apt install jenkins -y
sudo systemctl start jenkins

访问 http://server-ip:8080，完成 Jenkins 初始化。

创建 flask-devops-demo/Jenkinsfile：

groovy 复制代码 
pipeline {
    agent any
    stages {
        stage('Checkout') {
            steps {
                git 'https://github.com/your-username/flask-devops-demo.git'
            }
        }
        stage('Build') {
            steps {
                sh 'pip install -r requirements.txt'
            }
        }
        stage('Test') {
            steps {
                sh 'python -m unittest discover'
            }
        }
        stage('Build Docker Image') {
            steps {
                sh 'docker build -t flask-devops-demo .'
            }
        }
        stage('Push Docker Image') {
            steps {
                withCredentials([usernamePassword(credentialsId: 'docker-hub', usernameVariable: 'DOCKER_USERNAME', passwordVariable: 'DOCKER_PASSWORD')]) {
                    sh 'echo $DOCKER_PASSWORD | docker login -u $DOCKER_USERNAME --password-stdin'
                    sh 'docker tag flask-devops-demo $DOCKER_USERNAME/flask-devops-demo:latest'
                    sh 'docker push $DOCKER_USERNAME/flask-devops-demo:latest'
                }
            }
        }
    }
}

在 Jenkins 中配置：

  • 新建 Pipeline 项目，指向 GitHub 仓库和 Jenkinsfile。
  • 添加 Docker Hub 凭证（ID: docker-hub）。

步骤 5: 部署到 AWS EC2

  1. 启动 EC2 实例：

    • 在 AWS 控制台创建 Ubuntu 22.04 实例，开放 80 和 22 端口。
    • SSH 登录：ssh -i key.pem ubuntu@ec2-ip.

  2. 安装 Docker：

    bash 复制代码 
    sudo apt update
sudo apt install docker.io -y
sudo usermod -aG docker ubuntu

  3. 部署应用：

    bash 复制代码 
    docker pull your-docker-username/flask-devops-demo:latest
docker run -d -p 80:5000 your-docker-username/flask-devops-demo:latest

  4. 验证：

    • 访问 http://ec2-ip，确认显示"Hello, DevOps!"。

步骤 6: 运行和测试

  1. 测试 CI/CD：

    • 提交代码更改到 GitHub，验证 Actions 自动运行。
    • 检查 Jenkins 构建日志，确认测试和镜像推送成功。

  2. 测试部署：

    • 访问 EC2 公网 IP，验证应用运行。
    • 检查 Docker 容器状态：docker ps.

  3. 调试技巧：

    • 查看 Actions 日志：GitHub 仓库 Actions 页面。
    • 检查 Jenkins 失败原因：Console Output。
    • 服务器日志：docker logs container-id.

进阶与最佳实践

  • 监控与日志：

    • 集成 Prometheus 和 Grafana：

      bash 复制代码 
      docker run -d -p 9090:9090 prom/prometheus
docker run -d -p 3000:3000 grafana/grafana

    • 配置 Flask 应用日志：

      python 复制代码 
      import logging
logging.basicConfig(level=logging.INFO)
app.logger.info('Application started')

  • 自动化部署：

    • 使用 Terraform 自动化 EC2 配置：

      hcl 复制代码 
      provider "aws" {
  region = "us-east-1"
}
resource "aws_instance" "app" {
  ami           = "ami-0c55b159cbfafe1f0"
  instance_type = "t2.micro"
}

  • 安全性：

    • 配置 AWS 安全组，仅允许 80、22 和 443 端口。
    • 使用 HTTPS：通过 Let's Encrypt 配置 Nginx（参考上一教程）。

  • 蓝绿部署：

    • 使用 Docker Compose 实现零停机部署：

      yaml 复制代码 
      version: '3'
services:
  app:
    image: your-docker-username/flask-devops-demo:latest
    ports:
      - "80:5000"

  • 资源推荐：

    • 书籍《The DevOps Handbook》、《Site Reliability Engineering》。
    • Docker 官网（docker.com）、AWS 文档（aws.amazon.com）。
    • 多实践 Kubernetes 和 ArgoCD。

总结

通过这个 DevOps 示例，你学会了使用 GitHub Actions 和 Jenkins 构建 CI/CD 流水线，容器化 Flask 应用，并部署到 AWS EC2。DevOps 实践通过自动化和协作加速软件交付，适用于现代开发流程。

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