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超实用:小团队如何从零搭建一个自动化运维体系?

行业内各巨头的自动化运维架构都各种功能,各种酷炫,让人可望不可及。

作者:翟志军来源:showme.codes|2018-06-22 09:49

行业内各巨头的自动化运维架构都各种功能,各种酷炫,让人可望不可及。

如下图,现在行业内各巨头自动化运维架构的最终样子大家都知道了,但是如何根据自己团队当前的情况一步步向这个目标演进?

笔者所在团队,三个半开发,要维护几十台云机器,部署了十来个应用,这些应用 90% 都是遗留系统。

应用系统的编译打包基本在程序员自己的电脑上。分支管理也清一色的 dev 分支开发,测试通过后,再合并到 master 分支。

生产环境的应用配置要登录上具体的机器看才知道,更不用说配置中心及配置版本化了。对了,连基本的机器级别的基础监控都没有。

我平时的工作是 50% 业务开发,50% 运维。面对这么多问题,我就想,如何在低成本情况下实现自动化运维。

本文就是总结我在这方面一些经验和实践,希望对读者有帮助。

别说话,先上监控和告警

事情有轻重缓急,监控和告警是我觉得一开始就要做的,即使业务开发被拖慢。只有知道了当前的情况,你才好做下一步计划。

现在市面上监控系统很多:Zabbix、Open-Falcon、Prometheus,但是最终我选择了 Prometheus。

原因有如下几点:

  • 它是拉模式的。
  • 它方便使用文本方式来配置,有利于配置版本化。
  • 插件多,想要监控什么,基本都会有现成的插件。

以上三者,我基本都要重新学,我为什么不学一个 Google SRE 书上推荐的呢?

之前我们已经介绍过,人少机器多,所以安装 Prometheus 的过程也必须要自动化,同时版本化。我使用的是 Ansible + Git 实现。

最终样子如下:

这里需要简单介绍一下:

  • Prometheus Server 负责监控数据收集和存储。
  • Prometheus Alert manager 负责根据告警规则进行告警,可集成很多告警通道。
  • node-exporter[1] 的作用就是从机器读取指标,然后暴露一个 http 服务,Prometheus 就是从这个服务中收集监控指标。当然 Prometheus 官方还有各种各样的 exporter。

使用 Ansible 作为部署工具的一个好处是太多现成的 role 了,安装 Prometheus 时,我使用的是现成的:prometheus-ansble[2]。

有了监控数据后,我们就可以对数据进行可视化,Grafana 和 Prometheus 集成得非常好,所以我们又部署了 Grafana:

在 Grafana 上查看 nodex-exporter 收集的数据的效果图大概如下:

可是,我们不可能 24 小时盯着屏幕看 CPU 负载有没有超吧?这时候就要上告警了,Promehtues 默认集成了 N 多告警渠道,可惜没有集成钉钉。

但也没有关系,有好心的同学开源了钉钉集成 Prometheus 告警的组件:prometheus-webhook-dingtalk[3]。

接着,我们告警也上了:

完成以上工作后,我们基础监控的架子就完成了,这为我们后期上 Redis 监控、JVM 监控等更上层的监控做好了准备。

配置版本化要从娃娃抓起

在搭建监控系统的过程中,我们已经将配置抽离出来,放到一个单独的代码仓库进行管理。以后所有部署,我们都会将配置和部署逻辑分离。

关于如何使用 Ansible 进行配置管理,可以参考这篇文章:How to Manage Multistage Environments with Ansible[4] 。

我们就是使用这种方式来组织环境变量的。

  1. ├── environments/         # Parent directory for our environment-specific directories 
  2. │   │ 
  3. │   ├── dev/              # Contains all files specific to the dev environment 
  4. │   │   ├── group_vars/   # dev specific group_vars files 
  5. │   │   │   ├── all 
  6. │   │   │   ├── db 
  7. │   │   │   └── web 
  8. │   │   └── hosts         # Contains only the hosts in the dev environment 
  9. │   │ 
  10. │   ├── prod/             # Contains all files specific to the prod environment 
  11. │   │   ├── group_vars/   # prod specific group_vars files 
  12. │   │   │   ├── all 
  13. │   │   │   ├── db 
  14. │   │   │   └── web 
  15. │   │   └── hosts         # Contains only the hosts in the prod environment 
  16. │   │ 
  17. │   └── stage/            # Contains all files specific to the stage environment 
  18. │       ├── group_vars/   # stage specific group_vars files 
  19. │       │   ├── all 
  20. │       │   ├── db 
  21. │       │   └── web 
  22. │       └── hosts         # Contains only the hosts in the stage environment 
  23. │ 

现阶段,我们所有的配置都以文本的方式存储,将来要切换成使用 Consul 做配置中心,也非常的方便,因为 Ansible 2.0 以上的版本已经原生集成了Consul:consul_module[5]。

Tips:Ansible 的配置变量是有层次的,这为我们的配置管理提供了非常大的灵活性。

Jenkins 化:将打包交给 Jenkins

我们要将所有项目的打包工作交给 Jenkins。当然,现实中我们是先将一些项目放到 Jenkins 上打包,然后逐步将项目放上 Jenkins。

首先我们要有 Jenkins,搭建 Jenkins 同样有现成的 Ansible 脚本:ansible-role-jenkins[6]。

注意了,在网上看到的大多文章告诉你 Jenkins 都是需要手工安装插件的,而我们使用的这个 ansible-role-jenkins 实现了自动安装插件,你只需要加一个配置变量 jenkins_plugins 就可以了。

官方例子如下:

  1. --- 
  2. - hosts: all 
  3.   vars: 
  4.     jenkins_plugins: 
  5.       - blueocean 
  6.       - ghprb 
  7.       - greenballs 
  8.       - workflow-aggregator 
  9.     jenkins_plugin_timeout: 120 
  10.   pre_tasks: 
  11.     - include_tasks: java-8.yml 
  12.   roles: 
  13.     - geerlingguy.java 
  14.     - ansible-role-jenkins 

搭建好 Jenkins 后,就要集成 Gitlab 了。我们原来就有 Gitlab ,所以不需要重新搭建。

最终 Jenkins 搭建成以下这个样子:

关于 Jenkins master 与 Jenkins agent 的连接方式,由于网络环境各不相同,网上也有很多种方式,大家自行选择适合的方式。

现在我们需要告诉 Jenkins 如何对我们的业务代码进行编译打包,有两种方法:

界面上设置

  • 使用 Jenkinsfile:类似于 Dockerfile 的一种文本文件,具体介绍:Using a Jenkinsfile[7]
  • 我毫不犹豫地选择了第二种,因为一是利于版本化;二是灵活。

Jenkinsfile 类似这样:

  1. pipeline { 
  2.     agent any 
  3.     stages { 
  4.         stage('Build') { 
  5.             steps { 
  6.                 sh './gradlew clean build' 
  7.                 archiveArtifacts artifacts: '**/target/*.jar', fingerprint: true 
  8.             } 
  9.         } 
  10.     } 

那么 Jenkinsfile 放哪里呢?答案是和业务代码放在一起,类似这样每个工程各自管理自己的 Jenkinsfile:

这时,我们就可以在 Jenkins 上创建一个 pipleline Job了。关于分支管理,我们人少,所以,建议所有项目统一在 master 分支进行开发并发布。

让 Jenkins 帮助我们执行 Ansible

之前我们都是在程序员的电脑执行 Ansible 的,现在我们要把这项工作交给 Jenkins。

具体操作:

  • 在 Jenkins 安装 Ansible 插件[8]
  • 在 Jenkinsfile 中执行
  1. withCredentials([sshUserPrivateKey(keyFileVariable:"deploy_private",credentialsId:"deploy"),file(credentialsId: 'vault_password', variable: 'vault_password')]) { 
  2.              ansiblePlaybook vaultCredentialsId: 'vault_password', inventory: "environments/prod", playbook: "playbook.yaml"
  3.              extraVars:[ 
  4.                ansible_ssh_private_key_file: [value: "${deploy_private}", hidden: true], 
  5.                build_number: [value: "${params.build_number}", hidden: false
  6.              ] 

这里需要解释下:

  • ansiblePlaybook 是 Jenkins ansible 插件提供的 pipeline 语法,类似手工执行:ansible-playbook 。
  • withCredentials 是 Credentials Binding[9] 插件的语法,用于引用一些敏感信息,比如执行 Ansible 时需要的 ssh key 及 Ansible Vault 密码。
  • 一些敏感配置变量,我们使用 Ansible Vault[10] 技术加密。

Ansible 脚本应该放哪?

我们已经知道各个项目各自负责自己的自动化构建,所以 Jenkinfile 就放到各自项目中。

那项目的部署呢?同样的道理,我们觉得也应该由各个项目自行负责,所以我们的每个要进行部署的项目下都会有一个 Ansible 目录,用于存放 Ansible 脚本。

类似这样:

但是,怎么用呢?我们会在打包阶段将 Ansible 目录进行 zip 打包,到真正部署时,再解压执行里面的 playbook。

快速为所有的项目生成 Ansible 脚本及Jenkinsfile

上面,我们将一个项目进行 Jenkins 化和 Ansible 化,但是我们还有很多项目需要进行同样的动作。

考虑到这是体力活,而且以后我们还会经常做这样事,所以我决定使用 cookiecutter[11] 技术自动生成 Jenkinsfile 及 Ansible 脚本,创建一个项目,像这样:

小结

总结下来,我们小团队的自动化运维实施的顺序大概为:

  • 上基础监控
  • 上 Gitlab
  • 上 Jenkins,并集成 Gitlab
  • 使用 Jenkins 实现自动编译打包
  • 使用 Jenkins 执行 Ansible

以上只是一个架子,基于这个“架子”,就可以向那些大厂高大上的架构进行演进了,比如:

  • CMDB 的建设:我们使用 ansible-cmdb[12] 根据 inventory 自动生成当前所有机器的情况。
  • 发布管理:Jenkins 上可以对发布的每个阶段进行定制。蓝绿发布等发布方式可以通过修改 Ansible 脚本和 Inventory 实现。
  • 自动扩缩容:通过配置 Prometheus 告警规则,调用相应 webhook 就可以实现。
  • ChatOps:ChatOps 实战[13]。

以上就是我关于自动化运维的一些实践,但是还在演进的路上,希望能与大家交流。

相关链接:

  • [1]https://github.com/prometheus/node_exporter
  • [2]https://github.com/ernestas-poskus/ansible-prometheus
  • [3]https://github.com/timonwong/prometheus-webhook-dingtalk
  • [4]https://www.digitalocean.com/community/tutorials/how-to-manage-multistage-environments-with-ansible
  • [5]http://docs.ansible.com/ansible/latest/modules/consul_module.html
  • [6]https://github.com/geerlingguy/ansible-role-jenkins
  • [7]https://jenkins.io/doc/book/pipeline/jenkinsfile/
  • [8]https://wiki.jenkins.io/display/JENKINS/Ansible+Plugin
  • [9]https://jenkins.io/doc/pipeline/steps/credentials-binding/
  • [10]http://docs.ansible.com/ansible/2.5/user_guide/vault.html
  • [11]https://github.com/audreyr/cookiecutter
  • [12]https://github.com/fboender/ansible-cmdb
  • [13]https://showme.codes/2017-10-08/chatops-in-action/

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【责任编辑:武晓燕 TEL:(010)68476606】

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