DevOps 与 部署入门：加速软件交付与运维的实践指南

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：

  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：

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：

Flask==2.3.3
gunicorn==23.0.0

创建 .gitignore：

venv/
*.pyc
__pycache__/

步骤 2: 容器化应用

创建 flask-devops-demo/Dockerfile：

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：

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：

git init
git add .
git commit -m "Initial commit"
git remote add origin [e-mail]: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：

name: CI/CD Pipeline
on:push:branches: [ main ]
jobs:build:runs-on: ubuntu-lateststeps:- uses: actions/checkout@v4- name: Set up Pythonuses: actions/setup-python@v5with:python-version: '3.10'- name: Install dependenciesrun: pip install -r requirements.txt- name: Run testsrun: python -m unittest discover- name: Build Docker imagerun: docker build -t flask-devops-demo .- name: Login to Docker Hubuses: docker/login-action@v3with:username: ${{ secrets.DOCKER_USERNAME }}password: ${{ secrets.DOCKER_PASSWORD }}- name: Push Docker imagerun: |docker tag flask-devops-demo ${DOCKER_USERNAME}/flask-devops-demo:latestdocker 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：

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：

pipeline {agent anystages {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：

   sudo apt update
   sudo apt install docker.io -y
   sudo usermod -aG docker ubuntu
   

3. 部署应用：

   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：

    docker run -d -p 9090:9090 prom/prometheus
    docker run -d -p 3000:3000 grafana/grafana
    

  • 配置 Flask 应用日志：

    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：

    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：

    version: '3'
    services:app:image: your-docker-username/flask-devops-demo:latestports:- "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。