GitLab和Docker如何自动化部署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 8ARG SPRING_ACTIVE_PROFILEMAINTAINER JasminCOPY 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_PROFILEFROM openjdk:11-slim#FROM openjdk:8-alpine FOR JAVA 8WORKDIR /appCOPY --from=MAVEN_BUILD /build/target/appdemo-*.jar /app/appdemo.jarENTRYPOINT ["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-dindstages:  - build jar  - build and push docker image  - deploybuild:  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=$SPRING_ACTIVE_PROFILE  artifacts:    paths:      - target/*.jardocker build:  image: docker:stable  stage: build and push docker image  before_script:    - source .${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_REPOdeploy:  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