33、微服务团队的最佳实践与Jenkins安装指南

微服务团队的最佳实践与Jenkins安装指南

1. 微服务团队的推荐实践

1.1 设计评审

每个新的微服务都是一个全新的开始，具有不同的性能特征，可能使用不同的编程语言，还可能需要新的基础设施等。新特性的实现方式也有多种选择，如创建新服务、拆分为多个服务或在现有服务中实现。这种自由虽然带来了灵活性，但缺乏监督可能导致以下问题：
- 不一致性 ：例如，服务可能无法一致地记录请求，这会给常见的运维任务（如缺陷调查）带来困难。
- 次优设计决策 ：可能会构建多个服务，而实际上单个服务可能更易于维护且性能更好。

为了解决这些问题，可以采用设计评审流程。对于任何新服务或重大新特性，负责的工程师需要编写一份设计文档（称为RFC，即请求评论），并向一组评审人员（包括团队内部和外部）征求反馈。典型的设计评审文档包含以下部分：
| 部分 | 目的 |
| ---- | ---- |
| 问题与背景 | 该特性解决了哪些技术和/或业务问题？为什么要进行这项工作？ |
| 解决方案 | 打算如何解决这个问题？ |
| 依赖与集成 | 它如何与现有或计划中的服务、功能、组件进行交互？ |
| 接口 | 该服务可能会暴露哪些操作？ |
| 规模与性能 | 该特性如何扩展？大致的运营成本是多少？ |
| 可靠性 | 目标可靠性水平是多少？ |
| 冗余 | 备份、恢复、部署、回退等 |
| 监控与检测 | 如何了解该服务的行为？ |
| 故障场景 | 如何减轻可能的故障影响？ |
| 安全 | 威胁模型、数据保护等 |
| 推出 | 如何推出该特性？ |
| 风险与开放问题 | 已经识别出哪些风险？还有哪些未知因素？ |

这个过程可以在开发周期的早期发现次优的设计决策。虽然编写文档可能看起来是额外的工作，但它能促使团队在确定实现方向之前全面考虑各种因素和权衡，从而加快整体开发速度。

1.2 实时文档

由于微服务架构较为复杂，难以在脑海中完全掌握，因此团队需要投入时间进行文档记录。对于每个服务，建议采用四层方法：概述、契约、运行手册和元数据。具体如下：
| 类型 | 摘要 |
| ---- | ---- |
| 概述 | 服务的目的、预期用途和整体架构的概述。服务概述应作为团队成员和服务用户的入口点。 |
| 契约 | 服务契约应描述服务提供的API。根据传输机制的不同，这可以是机器可读的，例如使用Swagger（HTTP API）或协议缓冲区（gRPC）。 |
| 运行手册 | 用于生产支持的文档化运行手册，详细说明常见的操作和故障场景 |
| 元数据 | 关于服务技术实现的事实，如编程语言、主要框架版本、支持工具的链接和部署URL |

这些文档应该可以在一个注册表中找到，即一个包含所有服务详细信息的单一网站。良好的微服务文档有很多用途：
- 开发人员可以发现现有服务的功能，如它们暴露的契约，从而加快开发速度并减少浪费或重复的工作。
- 值班人员可以使用运行手册和服务概述来诊断生产中的问题，因为不同的服务在操作上会有所不同。
- 团队可以使用元数据来跟踪服务基础设施并回答问题，例如“有多少服务在运行Ruby 2.2？”

有许多工具可用于编写项目文档，如MkDocs（www.mkdocs.org）。可以将它们与服务元数据方法结合使用，构建一个微服务注册表。需要注意的是，文档很难保持最新状态，因此应尽可能从应用程序状态自动生成文档。例如，可以使用swagger - ui库从Swagger YML文件生成契约文档。

1.3 回答关于应用程序的问题

作为服务所有者或架构师，经常需要全面了解应用程序的状态，以回答以下问题：
- 每种语言编写的服务有多少个？
- 哪些服务存在安全漏洞或过时的依赖项？
- 哪些上游和下游协作者使用服务A？
- 哪些服务对生产至关重要？哪些是试验性的或对关键应用程序路径不太重要？

目前，很少有工具能够将这些信息整合在一起并方便获取。这些信息通常分散在多个位置：
- 语言和框架选择需要进行代码分析或仓库标记。
- 依赖管理工具（如Dependabot）可以扫描过时的库。
- 持续集成作业可以运行任意静态分析任务。
- 网络指标和代码检测可以揭示服务之间的关系。

类似的信息可能保存在电子表格或架构图中，但这些往往过时。有人提出在每个代码仓库中嵌入一个service.yml文件，并将其作为服务元数据的来源，但目前还需要自行实现。

2. 安装Jenkins到Minikube

2.1 在Kubernetes上运行Jenkins

可以在本地的Kubernetes集群Minikube上运行Jenkins。如果从头开始，需要按照GitHub上的安装说明（https://github.com/kubernetes/minikube）安装Minikube。安装完成后，在终端运行 minikube start 启动集群。

Jenkins应用程序由一个主节点和可选的多个代理节点组成。运行Jenkins作业时，会在代理节点上执行脚本（如make）以执行部署活动。作业在一个工作区（代码仓库的本地副本）内运行。可以使用Helm在Minikube集群上安装一个“官方”的Kubernetes就绪配置的Jenkins。

2.2 设置Helm

Helm可以看作是Kubernetes的包管理器，其包格式是图表，定义了一组Kubernetes对象模板。社区开发的图表（如用于Jenkins的图表）存储在GitHub（https://github.com/helm/charts）上。

Helm由两个组件组成：
- 客户端：用于与Helm图表进行交互。
- 服务器端应用程序（也称为Tiller）：负责执行图表的安装。

Helm的安装说明在GitHub（https://github.com/helm/helm）上，按照说明在本地机器上安装Helm客户端。安装完成后，需要在Minikube上设置Tiller，在命令行运行 helm init 来设置这个组件。

2.3 创建命名空间和卷

在安装Jenkins图表之前，需要创建以下两个内容：
- 一个新的命名空间：用于在集群中逻辑隔离Jenkins对象。
- 一个持久卷：用于存储Jenkins配置，即使重启Minikube也不会丢失。

创建命名空间的模板如下（保存为jenkins - namespace.yml）：

---
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: jenkins

使用 kubectl apply -f jenkins - namespace.yml 应用该模板。

创建持久卷的模板如下（保存为jenkins - volume.yml）：

---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: jenkins - volume
  namespace: jenkins
spec:
  storageClassName: jenkins - volume
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  capacity:
    storage: 10Gi
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  hostPath:
    path: /data/jenkins/

使用 kubectl apply -f jenkins - volume.yml 应用该模板。

2.4 安装Jenkins

使用社区Helm图表安装Jenkins。首先，创建一个values.yml文件，Helm会将以下代码插入到Jenkins图表中，以设置在Minikube上运行的适当默认值：

Master:
  ServicePort: 8080
  ServiceType: NodePort
  NodePort: 32123
  ScriptApproval:
    - "method groovy.json.JsonSlurperClassic parseText java.lang.String"
    - "new groovy.json.JsonSlurperClassic"
    - "staticMethod org.codehaus.groovy.runtime.DefaultGroovyMethods leftShift java.util.Map java.util.Map"
    - "staticMethod org.codehaus.groovy.runtime.DefaultGroovyMethods split java.lang.String"
  InstallPlugins:
    - kubernetes:1.7.1 
    - workflow - aggregator:2.5 
    - workflow - job:2.21 
    - credentials - binding:1.16 
    - git:3.9.1 
Agent:
  volumes:
    - type: HostPath
      hostPath: /var/run/docker.sock
      mountPath: /var/run/docker.sock
Persistence:
  Enabled: true
  StorageClass: jenkins - volume 
  Size: 10Gi
NetworkPolicy:
  Enabled: false
  ApiVersion: extensions/v1beta1
rbac:
  install: true
  serviceAccountName: default
  apiVersion: v1beta1
  roleRef: cluster - admin

然后运行以下Helm命令安装Jenkins：

helm install \
  --name jenkins \
  --namespace jenkins \
  --values values.yml \
  stable/jenkins 

如果安装成功，会输出一个创建资源的列表。等待Jenkins启动几分钟后，需要一个密码来访问服务器，可以使用以下命令检索密码：

printf $(kubectl get secret --namespace jenkins jenkins -o jsonpath="{.data.jenkins - admin - password}" | base64 --decode);echo

最后，导航到登录页面：

minikube --namespace=jenkins service jenkins

使用用户名“admin”和检索到的密码登录，即可完成Jenkins的设置。

2.5 配置RBAC

Minikube默认使用基于角色的访问控制（RBAC），因此需要额外的配置步骤来确保Jenkins可以在Kubernetes集群上执行操作。具体步骤如下：
1. 登录Jenkins仪表板。
2. 导航到“凭据”>“系统”>“全局凭据”>“添加凭据”。
3. 添加一个Kubernetes服务账户凭据，将ID字段的值设置为 jenkins 。
4. 保存并导航到“Jenkins”>“管理Jenkins”>“系统”。
5. 在“Kubernetes”部分，将凭据配置为步骤3中创建的凭据，然后点击“保存”。

2.6 测试安装

可以运行一个简单的构建来确保一切正常工作。具体步骤如下：
1. 登录新的Jenkins仪表板，在左侧列中导航到“新建任务”。
2. 创建一个名为“test - job”的新管道作业，点击“确定”进入下一页。
3. 在“管道脚本”字段中配置以下脚本：

podTemplate(label: 'build', containers: [
    containerTemplate(name: 'docker', image: 'docker', command: 'cat', 
ttyEnabled: true)
  ],
  volumes: [
    hostPathVolume(mountPath: '/var/run/docker.sock', hostPath: '/var/run/docker.sock'),
  ]
  ) {
    node('build') {
      container('docker') {
        sh 'docker version'
      }        
    }  
  }

4. 点击“保存”，然后在接下来的页面上点击“立即构建”，这将执行作业。

首次构建运行可能需要一些时间。构建作业完成后，导航到构建的控制台输出（http://<插入Jenkins IP地址>/job/test/1/console），如果输出与预期相符，则表示一切正常。如果有问题，首先应查看Jenkins日志：http://<插入Jenkins IP地址>/log/all。

3. 微服务相关概念与技术要点回顾

3.1 微服务的关键特性与挑战

微服务具有诸多优势，如技术异构性、减少摩擦和风险等，但也面临着设计和运营方面的挑战。在设计上，需要考虑通信、一致性、冗余等问题；在运营上，要解决监控、部署、可靠性等难题。

3.1.1 通信模式

微服务之间的通信方式主要分为异步和同步两种：
| 通信类型 | 特点 | 适用场景 | 具体模式 |
| ---- | ---- | ---- | ---- |
| 异步通信 | 服务之间解耦性强，可提高系统的可扩展性和容错性 | 对实时性要求不高的场景 | 消息队列、发布 - 订阅 |
| 同步通信 | 实时性高，但服务之间耦合度较高 | 对实时性要求较高的场景 | 直接调用 |

3.1.2 一致性模式

在分布式系统中，一致性是一个重要的问题。常见的一致性模式包括：
- 强一致性 ：所有节点在同一时间看到的数据是一致的，但可能会影响系统的性能和可用性。
- 弱一致性 ：允许在一定时间内节点之间的数据存在不一致，但最终会达到一致。
- 最终一致性 ：是弱一致性的一种特殊情况，系统在一段时间后会自动达到一致状态。

3.2 微服务的部署与扩展

微服务的部署和扩展是确保系统高可用性和性能的关键。常见的部署方式包括：
- 容器化部署 ：如使用Docker将服务打包成容器，提高服务的可移植性和隔离性。
- 集群部署 ：将多个服务实例部署到集群中，通过负载均衡器进行流量分发，提高系统的可用性和性能。

在扩展方面，可以通过水平扩展（增加服务实例数量）和垂直扩展（增加单个服务实例的资源）来满足不同的业务需求。

3.3 微服务的监控与日志

监控和日志是微服务运营的重要组成部分，有助于及时发现和解决问题。常见的监控指标包括：
- 性能指标 ：如响应时间、吞吐量、错误率等。
- 资源指标 ：如CPU使用率、内存使用率、磁盘I/O等。

日志记录可以帮助开发人员和运维人员了解服务的运行状态，排查问题。常见的日志记录方式包括：
- 结构化日志 ：将日志信息以结构化的方式记录，便于后续的分析和查询。
- 集中式日志管理 ：将所有服务的日志集中存储和管理，方便统一查看和分析。

4. 微服务架构的实践建议

4.1 团队组织与协作

为了确保微服务项目的成功，团队的组织和协作至关重要。建议采用以下团队模型：
- 跨职能团队 ：团队成员具备不同的技能，如开发、测试、运维等，能够独立完成一个完整的微服务的开发和部署。
- 分层团队 ：将团队分为基础设施团队、平台团队和产品团队，不同层次的团队负责不同的工作，相互协作，提高开发效率。

同时，要建立良好的沟通机制和反馈机制，确保团队成员之间的信息流通顺畅。

4.2 持续交付与自动化

持续交付和自动化是微服务开发的重要原则，可以提高开发效率和质量。建议采用以下实践：
- 持续集成 ：频繁地将代码集成到主干分支，并进行自动化测试，确保代码的质量。
- 持续部署 ：将通过测试的代码自动部署到生产环境，减少人工干预，提高部署效率。
- 自动化测试 ：包括单元测试、集成测试、端到端测试等，确保服务的功能和性能符合要求。

4.3 安全与可靠性

在微服务架构中，安全和可靠性是至关重要的。建议采取以下措施：
- 安全防护 ：包括身份验证、授权、数据加密等，确保服务的安全性。
- 容错机制 ：如熔断、限流、重试等，提高服务的可靠性和容错能力。
- 备份与恢复 ：定期备份数据，确保在出现故障时能够快速恢复。

5. 总结

微服务架构为现代软件开发带来了诸多优势，但也面临着一些挑战。通过采用合理的设计原则、有效的团队组织和协作方式、持续交付和自动化实践以及安全可靠的保障措施，可以充分发挥微服务的优势，实现高效、稳定的软件开发和运营。

在实际应用中，要根据具体的业务需求和技术栈，选择合适的微服务架构和相关技术，不断优化和改进，以适应不断变化的市场环境和用户需求。

同时，要重视文档的编写和维护，确保团队成员和后续开发者能够快速了解系统的架构和功能。通过实时文档和设计评审等机制，可以提高系统的可维护性和可扩展性。

总之，微服务架构是一种具有广阔前景的软件开发模式，需要我们不断探索和实践，以实现更好的软件开发和业务价值。

以下是一个简单的微服务架构流程图：

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;

    A(客户端):::process --> B(API网关):::process
    B --> C(服务A):::process
    B --> D(服务B):::process
    B --> E(服务C):::process
    C --> F(数据库A):::process
    D --> G(数据库B):::process
    E --> H(数据库C):::process
    C <--> I(消息队列):::process
    D <--> I
    E <--> I

这个流程图展示了一个典型的微服务架构，客户端通过API网关访问不同的服务，服务之间通过消息队列进行异步通信，每个服务都有自己独立的数据库。