服务网格与 GitOps

GitOps 是一种实践,它使用 Git 存储库作为应用程序/系统状态的真实来源。对状态的更改通过拉取请求(PR)和批准工作流程执行,并将由持续交付(CD)流程自动应用于系统。以下图像对此进行了说明。

GitOps 有三个核心实践:

基础设施即代码

这描述了将所有基础设施和应用程序配置存储为 Git 中的代码的实践。

使用拉取请求进行更改

更改是在分支上提出的,然后创建 PR 将更改合并到主分支中。使用 PR 允许运维工程师与开发团队、安全团队和其他利益相关者进行协作进行对等审查。

CI(持续集成)和 CD(持续部署)自动化

在理想情况下,不会对 GitOps 管理的环境进行手动更改。相反,CI 和 CD 充当一种协调循环。每次进行更改时,自动化工具会将环境的状态与 Git 存储库中定义的真实来源进行比较。

GitOps 好处

通过使用 GitOps 实践,你可以获得以下几个好处:

  1. 带有历史记录的版本

    由于每个更改都存储在 Git 中,因此很容易发现进行了哪些更改。在大多数情况下,更改可以追溯到特定的事件或更改请求。

  2. 所有权

    由于更改可以在 Git 历史记录中查找,因此可以找出谁拥有相关文件(在本例中主要是清单/YAML 文件)。这也意味着可以推断出生成内容的所有者,并在运维过程中使用。

  3. 不变性

    任何构建或部署都是可重复的和不可变的。

  4. 确定性

    即使容器/集群存在手动更改,负责应用配置的运维者也在观察并将根据存储在 Git 中的信息进行修复。

注意

请记住,要生成机密后,重新启动 tsb-operator-control-plane Pod,并一旦生成后,重新启动控制平面 Pod。

构建(CI)与部署(CD)的分离

虽然你可以为应用程序代码和配置使用单一流水线,但出于以下原因,你可能希望将它们分开:

  1. 责任分离

    应用程序的 开发人员 提交代码并创建发布,这可以在 CI 中完成。应用程序的 运维人员 将构件部署到集群中,这可以在 CD 中完成。

  2. 多次部署

    可以使用 CD 将单一应用程序代码部署到多个环境中,无需一次又一次地进行 CI。

  3. 重复部署

    重新创建部署不应该需要新的构建。可以在 CD 中管理构件,而无需一次又一次地进行 CI。

可以通过使用协调循环将 CI 与 CD 连接起来,该协调循环将检查新的构件版本并创建 PR 到应用程序配置存储库以更新应用程序镜像标签。

推送与拉取

GitOps 有两种方法:推送拉取

推送 方法中,一旦在 Git 存储库上提交了更改或成功执行了 CI 流水线,外部系统(通常是 CD 流水线)将触发部署构件到集群。在这种方法中,流水线系统需要访问集群的相关权限。

推送解决方案的示例包括:Github ActionsAzure PipelinesGitlabCICircleCI

拉取 方法中,目标集群内部的代理定期扫描相关的 Git 存储库。如果检测到更改,将从集群内部更新集群状态。如下图所示,CD 组件移至集群旁边。

拉取解决方案的示例包括:Argo CDFlux

这两种方法都有各自的优点和缺点。如果你有兴趣进一步阅读,请查看以下文章:

不会有一种单一的解决方案适用于所有可能的用例,因为每种情况都有很大的变化。因此,始终根据每种方法的利弊权衡你的团队或组织的需求,有助于你决定使用哪种方法(甚至同时使用两种方法)。

集群部署流水线

在使用 GitOps 流水线规划如何提供集群时,你还需要考虑以下几个因素:

这包括创建集群、在集群中安装常见的基础设施组件:日志记录、监控、秘密、证书、访问控制、服务网格组件(如 Tetrate Service Bridge,TSB)等。

GitOps 的挑战

像任何技术一样,成功采用的关键在于管理期望并充分了解技术的优势和劣势。了解它们是准确确定哪种解决方案适合你的文化、环境和/或流程的重要因素,如果适用的话。

以下是采用 GitOps 面临的一些挑战:

GitOps 无法处理自动缩放和动态资源。 由于 GitOps 期望状态存储在 Git 中,因此动态方面,如自动缩放,可能会在尝试同步状态时引发问题。工具如 ArgoCD 具有自定义差异来处理此类问题。

GitOps 不解决在不同环境之间推广版本的问题。 每个环境的配置可能存储在不同的 Git 分支中。通常使用模板化解决方案,例如 HelmKustomize,以提供一个可以在每个环境上进行定制的基本模板。

尽管所有信息都在 Git 中,但审计仍然具有问题。 尽管 Git 具有更改历史记录,但要回答某些问题而不使用附加工具来分析多个 Git 存储库中的数据很困难。例如,环境 X 的部署中有多少成功,需要回滚多少?环境 X 中存在多少功能,但尚未在环境 Y 中存在?

大规模部署,具有大量集群和服务,将面临挑战。 影响大量资源的操作,例如在所有部署上添加新的全公司标签,可能会有问题,因为你可能要处理多个服务,其配置存储在多个不同的 Git 存储库中。

缺乏标准实践。 一个很好的例子是仍然没有关于如何管理配置的单一接受的实践,例如秘密。如果秘密存储在 Git 中,它们需要加密,因此在部署期间需要有自己的工作流程来处理它们。如果它们不存储在 Git 中,那么你将无法在 Git 中存储集群的状态。实际上,组织往往使用外部秘密管理工具,如 Vault。

缺乏可见性和运行时验证。 Git 在运行时不提供关于发生了什么的可见性。例如,如果单个更新导致其他依赖服务出现问题,那么很难找出问题。

GitOps 用于服务网格

服务网格通过独立的网络层或“网格”来控制服务之间的通信,从而将运维与开发分开,解决了应用程序的网络、安全和可观测性问题。该网格由充当代理的连接边车形成,这些边车控制参与网格的服务之间的通信。服务网格提供了在不更改应用程序本身的情况下控制和保护应用程序网络的功能。

服务网格引入了控制平面组件以管理代理并将运行时配置分发给代理。你需要在 GitOps 流水线中部署和管理网格控制平面的生命周期。这可以添加到你已经用于提供集群的现有流水线中,或者可以使用不同的流水线。

由于服务网格运行在应用程序之外,因此除了应用程序部署配置之外,你还需要在 GitOps 流水线中添加另一种配置。对于 Istio,这将是 Istio 资源,例如 GatewayVirtualServiceDestinationRule 等。

TSB 的 GitOps

TSB 在多集群控制平面之上添加了一个管理平面(MP),并提供了一种统一的方式来连接和保护整个网格管理的环境中的服务。在将 TSB 纳入你的 GitOps 流水线时,你需要注意几个因素。

TSB API 结构

TSB 有两个 API:安装和配置。安装 API 通常用于配置管理平面和控制平面集群。安装 API 是 Kubernetes YAML 文件,可以添加到集群配置流水线中。

要使用 TSB 配置来配置应用程序网格行为,你可以以两种方式进行:

基于 TSB

你需要使用 TSB API 或使用 TSB CLI (tctl) 来应用 TSB 配置。TSB 配置必须应用于 TSB 管理平面,而不是直接应用于集群。管理平面将根据指定的 namespaceSelector 将配置分发到 Kubernetes 集群。

由于 TSB 需要将应用程序网络配置应用于 TSB 管理平面,因此你需要将 tctl 添加到你的 CD 流水线中。

基于 Kubernetes

这需要应用程序集群启用 GitOps 功能

一旦完成,你可以将 TSB Kubernetes YAML 文件添加到每个集群的配置流水线中。

你可以在 GitOps howtos 中详细了解如何操作。

回滚选项

不同的系统和应用程序根据其依赖关系采用不同的回滚方法。

对于 TSB 和所有接入的集群,配置的来源存储在 TSB 内部。 由于 TSB 配置格式在一定程度上与所使用的 TSB 版本相关联,因此确保已部署的 TSB 版本、TSB 中的配置以及存储在 Git 中的配置保持同步非常重要,特别是在尝试执行回滚时。

你需要根据回滚情况的具体情况进行调查,这超出了本文档的范围,因为它们在不同环境中有很大的变化。示例可能包括在与 Git 配置更改一起回滚应用程序或一组应用程序的 TSB 配置,与特定控制平面版本相关的回滚或回滚 TSB 管理平面等。

灾难恢复设置

企业可以设置镜像环境用于灾难恢复(DR),包括 TSB DR。Kubernetes 清单和 TSB 配置与主要集群同步应用于 DR 集群。

另一种情况是使用单个 TSB 管理主要和 DR 用户集群。在这种情况下,可以创建并应用与主要集群相同的配置的重复集,除了资源名称、集群和命名空间名称不同。

踏上 GitOps 之路

对于踏上 GitOps 之路的组织,可以开始评估现有解决方案,并根据组织目标验证每个解决方案,同时牢记当前 GitOps 解决方案的局限性和挑战。

模板化将在抽象和扩展用于大型集群和服务的 GitOps 中发挥重要作用。你需要进行实验,并查看哪种方法对你的组织最合适。

与任何要引入到组织中的变化一样,从一个单一应用程序团队开始,建立成功案例,激励其他人开始采用 GitOps。GitOps 的采用需要相关利益相关者的支持。他们需要看到 GitOps 将帮助他们解决问题,使他们的工作更轻松和有效。

GitOps 是一种相对较新的实践,仍在不断发展。随着这项技术的发展,开源社区和供应商将努力解决一些限制。如果你对进一步探讨这个主题感兴趣,可以查看 CNCF 的 GitOps Working Group。