使用GitLab CI和Docker自动部署SpringBoot应用

Docker和Spring Boot是非常流行的组合,我们将利用GitLab CI的优势,并在应用程序服务器上自动构建,推送和运行Docker镜像。

GitLab CI

Gitlab CI/CD服务是GitLab的一部分。开发人员将代码推送到GitLab存储库时,GitLab CI就会在用户指定的环境中自动构建,测试和存储最新的代码更改。

选择GitLab CI的一些主要原因:

  1. 易于学习,使用和可扩展
  2. 维护容易
  3. 整合容易
  4. CI完全属于GitLab存储库的一部分
  5. 良好的Docker集成
  6. 镜像托管(Container registry)-基本上是你自己的私有Docker Hub
  7. 从成本上来说,GitLab CI是一个很好的解决方案。每个月你有2000分钟的免费构建时间,对于某些项目来说,这是绰绰有余的

为什么GitLab CI超越Jenkins

这无疑是一个广泛讨论的话题,但是在本文中,我们将不深入探讨该话题。GitLab CI和Jenkins都有优点和缺点,它们都是功能非常强大的工具。

那为什么选择GitLab?

如前所述,Gitlab CI是GitLab存储库的一部分,这就意味着当我们有了GitLab后,就不需要再安装Gitlab CI,也不需要额外维护。并且只需要编写一个.gitlab-ci.yml文件(下文会详细说明),你便完成了所有CI工作。

对于小型项目使用Jenkins,你就必须自己配置所有内容。通常,你还需要一台专用的Jenkins服务器,这也需要额外的成本和维护。

使用GitLab CI 前提条件

如果需要与这些前提条件有关的任何帮助,我已提供相应指南的链接。

  1. 你已经在GitLab上推送了Spring Boot项目
  2. 你已在应用程序服务器上安装了Docker(指南
  3. 你具有Docker镜像的镜像托管(本文中将使用Docker Hub
  4. 你已经在服务器上生成了SSH RSA密钥(指南

你要创建什么

你将创建Dockerfile 和.gitlab-ci.yml, 它们将自动用于:

  1. 构建应用程序Jar文件
  2. 构建Docker镜像
  3. 将镜像推送到Docker存储库
  4. 在应用程序服务器上运行镜像

基本项目信息

本文的Spring Boot应用程序是通过Spring Initializr生成的。这是一个基于Java 8或Java11构建的Maven项目。后面,我们将介绍Java 8和Java 11对Docker镜像有什么影响。

Docker文件

让我们从Dockerfile开始。

FROM maven:3.6.3-jdk-11-slim AS MAVEN_BUILD
#FROM maven:3.5.2-jdk-8-alpine AS MAVEN_BUILD FOR JAVA 8
ARG SPRING_ACTIVE_PROFILE
MAINTAINER Jasmin
COPY pom.xml /build/
COPY src /build/src/
WORKDIR /build/

RUN mvn clean install -Dspring.profiles.active=$SPRING_ACTIVE_PROFILE && mvn package -B -e -Dspring.profiles.active=$SPRING_ACTIVE_PROFILE
FROM openjdk:11-slim
#FROM openjdk:8-alpine FOR JAVA 8
WORKDIR /app
COPY --from=MAVEN_BUILD /build/target/appdemo-*.jar /app/appdemo.jar
ENTRYPOINT ["java", "-jar", "appdemo.jar"]

Java版本

让我们从Docker的角度看一下Java 8和11之间的区别。长话短说:这是Docker镜像的大小和部署时间。

基于Java 8构建的Docker镜像将明显小于基于Java 11的镜像。这也意味着Java 8项目的构建和部署时间将更快。

Java 8-构建时间:约4分钟,镜像大小为 约180 MB

Java 11-构建时间: 约14分钟,镜像大小约为480 MB

注意: 在实际应用中,这些数字可能会有所不同。

Docker镜像

正如在前面示例中已经看到的那样,由于Java版本的缘故,我们在应用程序镜像大小和构建时间方面存在巨大差异。其背后的实际原因是在Dockerfile中使用了不同的Docker镜像。

如果我们再看一下Dockerfile,那么Java 11镜像很大的真正原因是因为它包含了没有经过验证/测试的open-jdk:11镜像的Alpine版本。

如果你不熟悉OpenJDK镜像版本,建议你阅读OpenJDK Docker官方文档。在这里,你可以找到有关每个OpenJDK版本的镜像的说明。

备注:动态的变量

在ENTRYPOINT 中,与环境相关的属性,我们只能写死,如下:

ENTRYPOINT [ “ java”,“ -Dspring.profiles.active = development”,“ -jar”,“ appdemo.jar” ]

为了使它动态,你希望将其简单地转换为:

ENTRYPOINT [ “ java”,“ -Dspring.profiles.active = $ SPRINT_ACTIVE_PROFILE”,“ -jar”,“ appdemo.jar” ]

以前,这是不可能的,但是幸运的是,这将在.gitlab-ci.yml中通过 ARG SPRING_ACTIVE_PROFILE修复。

gitlab-ci.yml

在编写此文件之前,要准备的东西很少。基本上,我们想要实现的是,只要推送代码,就会在相应的环境上自动部署。

创建.env文件和分支

我们首先需要创建包含与环境相关的分支和.env文件。每个分支实际上代表我们的应用程序将运行的环境。

我们将在三个不同的环境中部署我们的应用程序:开发,测试和生产( development, QA, and production )。这意味着我们需要创建三个分支。我们的dev,QA和prod应用程序将在不同的服务器上运行,并且将具有不同的Docker容器标签,端口和SSH密钥。这就要求我们的gitlab-ci.yml文件将要是动态的。我们可以为每个环境创建单独的.env文件来解决该问题。

.develop.env

.qa.env

.master.env

重要说明: 命名这些文件时,有一个简单的规则:使用GitLab分支来命名,因此文件名应如下所示:。$ BRANCH_NAME.env

例如,这是.develop.env文件。

export SPRING_ACTIVE_PROFILE='development'
export DOCKER_REPO='username/demo_app:dev'
export APP_NAME='demo_app_dev'
export PORT='8080'
export SERVER_IP='000.11.222.33'
export SERVER_SSH_KEY="$DEV_SSH_PRIVATE_KEY"

与.env文件有关的重要说明:

  • SPRING_ACTIVE_PROFILE:不言自明,我们要使用哪些Spring应用程序属性。 DOCKER_REPO:这是Docker镜像的存储库;在这里,我们唯一需要注意的是Docker image TAG,对于每种环境,我们将使用不同的标签,这意味着我们将使用dev,qa 和prod 标签。

我们的Docker中心看起来像这样。

如你所见,存在一个带有三个不同标签的存储库,每当将代码推送到GitLab分支上时,每个标签(应用程序版本)都会被更新。

  • APP_NAME: 此属性非常重要,它是对容器的命名。 如果你未设置此属性,则Docker将为你的容器随机命名。这可能是一个问题,因为你将无法以干净的方式停止运行容器。
  • 端口:这是我们希望运行Docker容器的端口。
  • SERVER_IP:应用程序使用的服务器IP。通常,每个环境都将位于不同的服务器上。
  • SERVER_SSH_KEY:这是我们已经在每台服务器上生成的SSH密钥。 $DEV_SSH_PRIVATE_KEY 实际上是来自GitLab存储库的变量。

创建GitLab变量

最后需要做的是创建GitLab变量。

打开你的GitLab存储库,然后转到:Settings -> CI/CD。在 Variables部分中, 添加新变量:

  • DOCKER_USER:用于访问Docker Hub或其他镜像托管的用户名
  • DOCKER_PASSWORD: 用于访问镜像托管的密码
  • $ENV_SSH_PRIVATE_KEY: 先前在服务器上生成的SSH私钥。

SSH KEY的重要说明:

  • 你需要复制完整的密钥值,包括: —– BEGIN RSA PRIVATE KEY —–和—– END RSA PRIVATE KEY —–

最后,你的GitLab变量应如下所示。

创建gitlab-ci.yml文件

最后,让我们创建将所有内容放在一起的文件。

services:
  - docker:19.03.7-dind
stages:
  - build jar
  - build and push docker image
  - deploy
build:
  image: maven:3.6.3-jdk-11-slim
  stage: build jar
  before_script:
    - source .${CI_COMMIT_REF_NAME}.env
  script:
    - mvn clean install -Dspring.profiles.active=$SPRING_ACTIVE_PROFILE && mvn package -B -e -Dspring.profiles.active=$SPRING_ACTIVE_PROFILE
  artifacts:
    paths:
      - target/*.jar
docker build:
  image: docker:stable
  stage: build and push docker image
  before_script:
    - source .${CI_COMMIT_REF_NAME}.env
  script:
    - docker build --build-arg SPRING_ACTIVE_PROFILE=$SPRING_ACTIVE_PROFILE -t $DOCKER_REPO .
    - docker login -u $DOCKER_USER -p $DOCKER_PASSWORD docker.io
    - docker push $DOCKER_REPO
deploy:
  image: ubuntu:latest
  stage: deploy
  before_script:
    - 'which ssh-agent || ( apt-get update -y && apt-get install openssh-client -y )'
    - eval $(ssh-agent -s)
    - echo "$SSH_PRIVATE_KEY" | tr -d '\r' | ssh-add -
    - mkdir -p ~/.ssh
    - chmod 700 ~/.ssh
    - echo -e "Host *\n\tStrictHostKeyChecking no\n\n" > ~/.ssh/config
    - source .${CI_COMMIT_REF_NAME}.env
  script:
    - ssh root@$SERVER "docker login -u $DOCKER_USER -p $DOCKER_PASSWORD docker.io; docker stop $APP_NAME; docker system prune -a -f; docker pull $DOCKER_REPO; docker container run -d --name $APP_NAME -p $PORT:8080 -e SPRING_PROFILES_ACTIVE=$SPRING_ACTIVE_PROFILE $DOCKER_REPO; docker logout"

让我们解释一下这里发生了什么:

services:
  - docker:19.03.7-dind

这是一项服务,使我们可以在Docker中使用Docker。在Docker中运行Docker通常不是一个好主意,但是对于此用例来说,这是完全可以的,因为我们将构建镜像并将其推送到存储库中。

stages:
  - build jar
  - build and push docker image
  - deploy

对于每个gitlab-ci.yml文件,必须首先定义执行步骤。脚本将按照步骤定义的顺序执行。

在每个步骤,我们都必须添加以下部分:

before_script:
 - source .${CI_COMMIT_REF_NAME}.env

这只是预先加载之前创建的 env. files文件。根据正在运行的分支来自动注入变量。(这就是为什么我们必须使用分支名称来命名.env文件的原因)

这些是我们部署过程中的执行步骤。

如你所见,,有三个带有绿色复选标记的圆圈,这表示所有步骤均已成功执行。

build:
  image: maven:3.6.3-jdk-11-slim
  stage: build jar
  before_script:
    - source .${CI_COMMIT_REF_NAME}.env
  script:
    - mvn clean install -Dspring.profiles.active=$SPRING_ACTIVE_PROFILE && mvn package -B -e -Dspring.profiles.active=$SPRING_ACTIVE_PROFILE
  artifacts:
    paths:
      - target/*.jar

这是执行第一步骤代码的一部分,构建了一个jar文件,该文件可以下载。这实际上是一个可选步骤,仅用于演示构建jar并从GitLab下载它是多么容易。

第二步骤是在Docker存储库中构建并推送Docker镜像。

docker build:
  image: docker:stable
  stage: build and push docker image
  before_script:
    - source .${CI_COMMIT_REF_NAME}.env
  script:
    - docker build --build-arg SPRING_ACTIVE_PROFILE=$SPRING_ACTIVE_PROFILE -t $DOCKER_REPO .
    - docker login -u $DOCKER_USER -p $DOCKER_PASSWORD docker.io
    - docker push $DOCKER_REPO

这一步骤,我们不得不使用docker:19.03.7-dind服务。如你所见,我们使用的是最新的稳定版本的Docker,我们只是在为适当的环境构建镜像,然后对Dockerhub进行身份验证并推送镜像。

我们脚本的最后一部分是:

deploy:
  image: ubuntu:latest
  stage: deploy
  before_script:
    - 'which ssh-agent || ( apt-get update -y && apt-get install openssh-client -y )'
    - eval $(ssh-agent -s)
    - echo "$SSH_PRIVATE_KEY" | tr -d '\r' | ssh-add -
    - mkdir -p ~/.ssh
    - chmod 700 ~/.ssh
    - echo -e "Host *\n\tStrictHostKeyChecking no\n\n" > ~/.ssh/config
    - source .${CI_COMMIT_REF_NAME}.env
  script:
    - ssh root@$SERVER "docker stop $APP_NAME; docker system prune -a -f; docker pull $DOCKER_REPO; docker container run -d --name $APP_NAME -p $PORT:8080 -e SPRING_PROFILES_ACTIVE=$SPRING_ACTIVE_PROFILE $DOCKER_REPO"

在此步骤中,我们使用Ubuntu Docker镜像,因此我们可以SSH到我们的应用程序服务器并运行一些Docker命令。其中的部分代码 before_script大部分来自官方文档,但是,当然,我们可以对其进行一些调整以满足我们的需求。为不对私钥进行验证,添加了以下代码行:

- echo -e "Host *\n\tStrictHostKeyChecking no\n\n" > ~/.ssh/config

你也可以参考指南验证私钥。 如你在最后阶段的脚本部分中所见,我们正在执行一些Docker命令。

  1. 停止正在运行的Docker容器:docker stop $APP_NAME。(这就是我们要在.env文件中定义APP_NAME的原因 )
  2. 删除所有未运行的Docker镜像: docker system prune -a -f,这实际上不是强制性的,但我想删除服务器上所有未使用的镜像。
  3. 拉取最新版本的Docker镜像(该镜像是在上一个阶段中构建并推送的)。
  4. 最后,使用以下命令运行Docker镜像:
    docker container run -d --name $APP_NAME -p $PORT:8080 -e SPRING_PROFILES_ACTIVE=$SPRING_ACTIVE_PROFILE $DOCKER_REPO

译文链接: https://dzone.com/articles/automate-spring-boot-app-deployment-with-gitlab-ci

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