Непрерывная интеграция и развертывание на примере GitLab CI + Flask + Docker + Docker Swarm. Часть 2. Создание приложения

Avatar
Vscale

Вторую часть нашего знакомства с GitLab CI в связке с Docker мы посвятим созданию и докеризации простого Flask приложения, использующего два дополнительных сервиса: Nginx для маршрутизации запросов и Redis для хранения счетчика посещений страницы.

Для начала необходимо убедиться, что GitLab и вспомогательные сервера настроены и доступны. Если нет, то рекомендуем сначала пройти первую часть руководства. Кроме того, для использования Docker Registry нам понадобится защитить GitLab SSL-сертификатом, это можно сделать с помощью бесплатного сервиса Let’s Encrypt, что рассмотрено в статье “Настройка HTTPS в GitLab с помощью Let’s Encrypt”

В данном руководстве мы будем использовать локальную машину с ОС Ubuntu 16.04, но это проявляется лишь в процессе создания файлов и навигации между директориями, поэтому пользователи других операционных систем смогут без проблем воспользоваться данной статьей.

Подключение Docker Registry в GitLab

Перед созданием приложения нам необходимо активировать функцию хранения образов Docker в нашем приложении GitLab для эффективного управления развернутыми версиями приложения и обеспечения возможности отката на предыдущие версии.

Подключимся по SSH к серверу GitLab и откроем конфигурационный файл:

$ nano /etc/gitlab/gitlab.rb

Далее добавим с новой строки адрес, по которому будет доступно хранилище Docker, заменив example.com на имя своего хоста:

registry_external_url 'https://gitlab.example.com:4567'

Добавим ещё две строки с указанием места хранения сертификата и ключа. Поскольку мы используем такое же доменное имя, что и для основного приложения GitLab, мы используем те же самые данные, полученные в прошлой статье:

registry_nginx['ssl_certificate'] = "/etc/letsencrypt/live/gitlab.example.com/fullchain.pem"
registry_nginx['ssl_certificate_key'] = "/etc/letsencrypt/live/gitlab.example.com/privkey.pem"

Сохраним изменения и выйдем из редактора сочетанием клавиш ‘Ctrl’+’X’.

Перезагрузим сервис GitLab для активации хранилища:

$ gitlab-ctl reconfigure

Перейдем к созданному ранее проекту flask-docker-swarm в GitLab. В случае успешной активации хранилища, в меню проекта станет доступен раздел Registry:

__________068.png

Для дальнейшей работы с внутренним хранилищем образов нам понадобится использовать связку логин-пароль для подключения к нему. Используем возможность добавления секретных переменных в GitLab для добавления пароля. Для этого перейдем в раздел Settings и выберем блок CI / CD:

__________065.png

Раскроем раздел Runner settings и добавим новую переменную HUB_REGISTRY_PASSWORD, значением которой является пароль от учетной записи пользователя GitLab:

__________072.png

Создание приложения

Программа будет представлять собой простое веб-приложение, считающее количество посещений и отображающее информацию о контейнере, в котором оно запущено. Для этого нам необходимо создать несколько Dockerfile (файлов конфигурации образа Docker), для каждого используемого сервиса (Nginx, Redis, Flask) и указать, как они должны взаимодействовать между собой.

Откроем страницу проекта, созданного в первой части данного руководства:

__________069.png

На локальной машине выполним предлагаемые команды в терминале (если этого не было сделано ранее) для настройки пользователя, публикующего изменения в репозитории (для Windows воспользуйтесь Git Bash):

$ git config --global user.name "Administrator"
$ git config --global user.email "admin@example.com"

Выполним следующую команду для клонирования репозитория и перехода в рабочую директорию, заменив доменное имя:

$ git clone git@gitlab.example.ru:root/flask-docker-swarm.git
$ cd flask-docker-swarm

Создадим внутри три директории для каждого сервиса:

$ mkdir nginx
$ mkdir web
$ mkdir redis

Создание сервиса Nginx

Для сервиса Nginx нам понадобится создать три файла - Dockerfile и два файла настроек. Создадим и запишем общие настройки для всего веб-сервера:

$ nano nginx/nginx.conf

И запишем следующий текст: 

# Укажем какой пользователь запускает и выполняет Nginx процесс
user  nginx;
# Укажем количество рабочих процессов, рекомендуемое число -
# число процессоров на сервере
worker_processes  1;

# Укажем расположение лога ошибок и уровень значимости записываемых сообщений
error_log  /var/log/nginx/error.log warn;
# Укажем имя файла, в котором будет хранится PID главного Nginx-процесса
pid        /var/run/nginx.pid;

events {
   # Укажем максимальное число одновременных соединений
   worker_connections  1024;
}


# http блок определяет как должен вести себя Nginx c http-трафиком
http {
   # Включение файла с перечислением всех поддерживаемых типов файлов
   include       /etc/nginx/mime.types;
   # Определение файла возвращаемого по-умолчанию
   default_type  text/html;

   # Определяет формат сообщений-логов
   log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                     '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                     '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

   # Указывает путь сохранения логов запросов на доступ к Nginx
   access_log  /var/log/nginx/access.log  main;

   # Параметры для оптимизации доставки статических файлов
   sendfile        on;
   tcp_nopush     on;
   tcp_nodelay    on;

   # Определяет время жизни соединения с клиентом
   keepalive_timeout  65;

   # Параметр включает компрессирование gzip для экономии трафика
   #gzip  on;

   # Включение дополнительных параметров для виртуальных хостов
   include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
}

Следующий файл определяет параметры для виртуального сервера, непосредственно здесь указывается связь на сервис web, в котором будет выполняться наше приложение:

$ nano nginx/flask.conf

Введем следующий текст:

# Блок server определяет параметры виртуального хоста/сервера
server {


   # Определение имени сервера, IP адреса и/или порта, на котором слушает сервер
   listen 80 default_server;
   # server_name xxx.yyy.zzz.aaa

   # Определение типа символов для поля “Content-Type” в заголовке ответа
   charset utf-8;

   # Настройка Nginx для доставки статических файлов через указанную директорию
   #location /static {
   #    alias /usr/src/app/web/static;
   #}

   # Настройка Nginx в качестве прокси-сервера на внутренний сервер выгрузки данных (Gunicorn (WSGI server))
   location / {
       # Адрес и порт сервера выгрузки данных
       proxy_pass http://web:5000;

       # Переопределение заголовков посылаемых серверу выгрузки данных
       proxy_set_header Host $host;
       proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
       proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;

       # Максимальный размер файлов для загрузки
       client_max_body_size 5M;
       client_body_buffer_size 5M;
   }
}

Блок со статическим контентом закомментирован, поскольку в нашем приложении не будет дополнительных файлов, но в дальнейшем можно добавить директорию static в сервисе web и открыть этот блок для эффективной передачи статических файлов. 

Создадим Dockerfile, в котором используем готовый образ Nginx в DockerHub и модифицируем его для использования своих файлов настройки:

$ nano nginx/Dockerfile

Введем текст:

FROM nginx:1.13.6

RUN rm /etc/nginx/nginx.conf

COPY nginx.conf /etc/nginx/

RUN rm /etc/nginx/conf.d/default.conf

COPY flask.conf /etc/nginx/conf.d

Создание сервиса Redis

Для сервиса Redis создадим Dockerfile:

$ nano redis/Dockerfile

С простым содержанием:

FROM redis:3.2.11

Мы не вносим дополнительных изменений, но в будущем они вполне возможны, поэтому создадим отдельный сервис.

Создание сервиса с приложением Flask

Сервис с приложением Flask начнём с создания основного исполняемого файла:

$ nano web/main.py

Вставим следующий код:

from flask import Flask
from redis import Redis, RedisError
import os
import socket

# Connect to Redis
redis = Redis(host="redis", db=0, socket_connect_timeout=2, socket_timeout=2)

app = Flask(__name__)

@app.route("/")
def hello():
    try:
        visits = redis.incr("counter")
    except RedisError:
        visits = "cannot connect to Redis, counter disabled"

    html = "<h3>Hello {name}!</h3>" \
           "<b>Hostname:</b> {hostname}<br/>" \
           "<b>Visits:</b> {visits}"
    return html.format(name=os.getenv("NAME", "world"), hostname=socket.gethostname(), visits=visits)

if __name__ == "__main__":
    app.run()

Создадим отдельный файл с указанием использованных зависимостей:

$ nano web/requirements.txt

И перечислим используемые программные пакеты:

Flask==0.12.2
Redis==2.10.6
Gunicorn==19.7.1
Nose2
Coverage

Настроим простой пример модульного тестирования для демонстрации, в котором проверим доступность страницы. Создадим файл теста 

$ nano web/test_smoke.py

Скопируем и вставим текст:

import os
import unittest
from main import app

class BasicTests(unittest.TestCase):

    # executed prior to each test
    def setUp(self):
        app.config['TESTING'] = True
        app.config['WTF_CSRF_ENABLED'] = False
        app.config['DEBUG'] = False
        self.app = app.test_client()
        self.assertEqual(app.debug, False)

    # executed after each test
    def tearDown(self):
        pass

    def test_main_page(self):
        response = self.app.get('/', follow_redirects=True)
        self.assertEqual(response.status_code, 200)

if __name__ == "__main__":
    unittest.main()

Теперь создадим файл, который будет являться входной точкой нашего приложения:

$ nano web/wsgi.py

В нем укажем имя импортируемого объекта, который будет использовать Gunicorn: 

from main import app

if __name__ == "__main__":
    app.run(host='0.0.0.0') 

Последним файлом в директории web будет Dockerfile, в котором будут перечислены команды для создания образа нашего сервиса:

$ nano web/Dockerfile

Со следующим содержанием:

FROM python:3.6.3

RUN groupadd flaskgroup && useradd -m -g flaskgroup -s /bin/bash flask

WORKDIR /app

ADD . /app

RUN pip install -r requirements.txt

Создание сервисов на основе контейнеров Docker

Для создания управляемых сервисов используем инструмент docker-compose, который позволяет указать, на основе какого образа происходит запуск контейнера и определяет поведение сервиса в целом. Для этого создадим файл docker-compose.yml:

$ nano docker-compose.yml

Введем текст, заменив доменное имя:

version: "3.4"

services:
  web:
    image: gitlab.example.ru:4567/root/flask-docker-swarm/web:${CI_COMMIT_SHA}
    deploy:
      replicas: 4
      restart_policy:
        condition: on-failure
    command: gunicorn -w 3 --bind 0.0.0.0:5000 wsgi:app

  nginx:
    image: gitlab.example.ru:4567/root/flask-docker-swarm/nginx:${CI_COMMIT_SHA}
    deploy:
      mode: global
      restart_policy:
        condition: on-failure
    ports:
      - "80:80"

  redis:
    image: gitlab.example.ru:4567/root/flask-docker-swarm/redis:latest
    deploy:
      replicas: 1
      placement:
          constraints: [node.role == manager]
      restart_policy:
        condition: on-failure
    ports:
      - "6379"

Рассмотрим подробнее структуру файла: 

  • блок services  включает в себя описание всех создаваемых сервисов;
  • в каждом сервисе есть раздел image, который определяет используемый образ для создания контейнеров на его основе. Подобный формат записи позволяет получать образы с хранилища, доступного по адресу gitlab.example.ru:4567. Последний аргумент ${CI_COMMIT_SHA} - переменная окружения, связанная с значением хеша текущего коммита, которую мы используем для различия сборок друг от друга в данном руководстве;
  • блок deploy используется только при использовании команды docker stack deploy. Мы используем три ключевых слова внутри данного блока:
    •  replicas - количество копий контейнера;
    • placement - расположение контейнеров относительно рабочих нодов;
    • restart_policy - условия перезапуска контейнеров;
  • открытие портов для общения между сервисами и внешней средой осуществляется в разделе ports;
  • для выполнения дополнительных команд при старте сервиса используется блок command.

Для запуска на локальной машине нам понадобится создать дополнительный файл настройки docker-compose для упрощенного тестирования приложения без использования сервиса Nginx:

$ nano docker-compose.override.yml

Вставим следующий текст:

version: "3.4"

services:
    web:
        image: web
        environment:
            - FLASK_APP=wsgi.py
            - FLASK_DEBUG=1
        build:
            context: ./web
            dockerfile: Dockerfile
        command: 'flask run --host=0.0.0.0'
        links:
            - redis
        ports:
            - "5000:5000"
        volumes:
            - ./web/:/usr/src/app/web

    redis:
        image: redis
        build:
            context: ./redis
            dockerfile: Dockerfile
        ports:
          - "6379:6379"

По структуре файл напоминает основную версию, но не использует сервис Nginx и есть дополнительный раздел сборки контейнеров build.

Управление GitLab CI осуществляется через файл конфигурации:

$ nano .gitlab-ci.yml

Запишем следующий текст:

image: docker:17.09.0-ce

services:
- docker:dind

before_script:
- apk add --update py-pip &&
      pip install docker-compose

stages:
  - test
  - build
  - deploy
  - stage

unittests:
  stage: test
  script:
    - cd web
    - pip install -q -r requirements.txt
    - nose2 -v --with-coverage
  tags:
    - docker

docker-build:
  stage: build
  script:
  - docker login -u root -p $HUB_REGISTRY_PASSWORD https://gitlab.example.ru:4567/
  - docker build -t gitlab.example.ru:4567/root/flask-docker-swarm/nginx:$CI_COMMIT_SHA ./nginx
  - docker push gitlab.example.ru:4567/root/flask-docker-swarm/nginx:$CI_COMMIT_SHA
  - docker build -t gitlab.example.ru:4567/root/flask-docker-swarm/web:$CI_COMMIT_SHA ./web
  - docker push gitlab.example.ru:4567/root/flask-docker-swarm/web:$CI_COMMIT_SHA
  - docker build -t gitlab.example.ru:4567/root/flask-docker-swarm/redis:latest ./redis
  - docker push gitlab.example.ru:4567/root/flask-docker-swarm/redis:latest
  tags:
  - docker

deploy-to-swarm:
  stage: deploy
  variables:
    DOCKER_HOST: tcp://{manager_ip_address}:2376
    DOCKER_TLS_VERIFY: 1
    DOCKER_CERT_PATH: "/certs"
  script:
    - mkdir -p $DOCKER_CERT_PATH
    - echo "$TLSCACERT" > $DOCKER_CERT_PATH/ca.pem
    - echo "$TLSCERT" > $DOCKER_CERT_PATH/cert.pem
    - echo "$TLSKEY" > $DOCKER_CERT_PATH/key.pem
    - docker login -u root -p $HUB_REGISTRY_PASSWORD $CI_REGISTRY
    - docker stack deploy -c docker-compose.yml env_name --with-registry-auth
    - rm -rf $DOCKER_CERT_PATH
  environment:
    name: master
    url: http://{manager_ip_address}
  only:
    - master
  tags:
    - docker

Необходимо заменить значения полей DOCKER_HOST и url на свои, а также внимательно изменить названия тегов образов Docker. Подробнее о доступных названиях образов можно посмотреть в Registry в GitLab.

В качестве тегов для образов мы использовали переменную окружения $CI_COMMIT_SHA для создания привязки между коммитом и образом. Для образа Redis мы указали тег latest в целях сохранения текущей базы данных.

Рассмотрим файл настроек подробнее:

  • вначале файла указывается блок image, который определяет на основе какого образа будет осуществляться сборка проекта;
  • в блоке services мы дополнительно подключаем образ с настроенным Docker, для запуска контейнеров Docker внутри Docker;
  • раздел before_script содержит команды, выполняемые перед запуском каждой стадии сборки проекта;
  • блок stages перечисляет в каком порядке будут исполняться различные стадии выполнения работ;
  • выполнение каждого раздела происходит в именованном блоке, например, unittests, который в свою очередь состоит из нескольких разделов:
    • поле stage указывает в какой стадии выполняется блок;
    • поле variables может содержать дополнительные переменные окружения, необходимые для выполнения операций;
    • поле script содержит список команд, которые будут выполнены в этом блоке;
    • поле tags определяет на каких GitLab Runners может выполняться данный блок.

Запуск проекта на локальной машине

Мы готовы запустить проект на локальной машине. Подобный метод запуска удобно использовать в целях разработки и тестирования в дальнейшем. Для начала установим Docker (мы приведем пример для Ubuntu 16.04, для windows существует отдельный инсталлятор).  Добавим репозиторий от разработчиков Docker для получения последней версии: 

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install \
    apt-transport-https \
    ca-certificates \
    curl \
    software-properties-common
$ sudo curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -
$ sudo add-apt-repository \
   "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
   $(lsb_release -cs) \
   stable"
$ sudo apt-get update

Установим последнюю версию Docker:

$ sudo apt-get install docker-ce

Запустим сборку проекта:

$ sudo docker-compose -f docker-compose.override.yml build

Если всё прошло без ошибок, запустим проект локально:

$ sudo docker-compose -f docker-compose.override.yml up 

И перейдем в браузере по адресу: 

localhost:5000

В случае успешного запуска всех сервисов, вывод будет примерно следующим:

__________070.png

Если попробовать перезагрузить страницу несколько раз, счётчик посещений будет увеличиваться, а hostname останется прежним, потому что сейчас используется только один контейнер, в котором выполняется сервис web, генерирующей веб-страницу.

Непрерывная интеграция и доставка

Пришло время самого интересного - запуска и обзора непрерывной интеграции. Для этого просто перейдем в директорию нашего проекта на локальной машине и произведем первый коммит и публикацию в удаленный репозиторий: 

$ git add --all
$ git commit -m “init”
$ git push origin master

Теперь, если на предыдущих шагах не было совершенно ошибки произойдет “пуш” в наш репозиторий GitLab, пройдут все тесты и сборка образов Docker, а затем развертывание в Docker Swarm.

Для отслеживания процессов перейдем в GitLab в раздел Pipelines и откроем последний:

 __________073.png

Если ваш результат отличается от приведенного, перейдите в раздел Jobs и посмотрите логи по неудавшейся операции, часто это бывают опечатки или неверные адреса серверов.

Перейдем в раздел Environments:

__________074.png

Здесь происходит управление развернутыми средами для различных целей. Сейчас мы используем только среду master, но это не мешает вам настроить их под свои процессы.

Если было произведено уже несколько коммитов в одну среду, можно использовать функцию откатывания на предыдущую версию - для этого раскройте среду master, нажатием на название среды:

__________075.png

Для отката на предыдущую версию достаточно нажать кнопку Rollback, которая запустит стадию deploy для выбранного коммита. 

Мы использовали развертывание среды на каждый коммит в качестве примера, но в реальности возможно настроить срабатывание такой работы на другие события, например, слияние веток.

Теперь посмотрим на наше приложение. В браузере перейдите по адресу сервера Manager:

__________076.png

Если несколько раз перезагрузить страницу, то заметим, что значение hostname меняется в пределах 4 вариантов, что соответствует количеству реплик, которое мы указали для сервиса web.

Docker Swarm взял на себя контроль по размещению контейнеров между нодами в своей сети. При этом половина контейнеров сервиса web была автоматически размещена в подчиненном ноде. Для просмотра подробной информации можно выполнить следующую команду на сервере Manager, заменив название рабочей среды (если вы его меняли в команде docker stack deploy) на своё:

$ docker stack ps env_name

Заключение

Мы рассмотрели один из способов применения GitLab CI для настройки непрерывной интеграции и доставки своих Docker-проектов. Следует отметить, что при использовании подобного решения для рабочих проектов следует уделить значительное внимание безопасности - использовать сертификаты доверенных центров, настроить сеть нодов в Docker Swarm для реагирования на перезагрузки серверов и контролировать количество хранимых и используемых образов Docker.

 

4

Комментарии

0 комментариев

Войдите в службу, чтобы оставить комментарий.

Не нашли то, что искали?

Новая публикация