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镜像即代码:使用 Packer 实现自动化构建镜像

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    背景

    云主机是用户使用最高频的云产品之一。随着云主机数量的增多,如何在云主机中保证版本化部署的一致性,成为用户常见的难题。在现有情况下,用户首先需要手动或使用脚本连接主机,然后再进行部署安装,操作流程复杂且对环境要求苛刻,难以保证一致性和可用性。

    为了解决此类问题,UCloud 开发了相关代码,并被自动化构建镜像工具 Packer 的官方仓库所采纳。通过 Packer 创建自定义镜像,可以减少部署时间并提高可靠性,提高了用户自动化部署的能力。8月14日,Hashicorp 官方正式发布了版本 1.4.3 ,其中包括了 UCloud Packer Builder。

    Packer是什么?

    Packer 是 Hashicorp 公司推出的自动化打包镜像的轻量级开源工具,云厂商通过构建自己的 Builder 集成到 Packer 中去,即可凭借单一配置文件,高效并行的为多云平台创建一致性的镜像。目前 Packer 已经形成完整生态,并与多家主流云厂商建立合作。

    UCloud Packer 可以运行在常用的主流操作系统上,它不是 Chef、Puppet 等软件的替代品,而是集成并使用这些自动化配置工具在镜像上预装软件等。再配合 UCloud Terraform、UCloud CLI 等工具,可以在多云的 DevOps 场景下,实现基础设施即代码(IaC)、持续集成和快速交付。

    如下图所示,Packer 通过在 Provisioner 中集成 Chef、Shell、Puppet 等工具,制作包含各类软件的不可变镜像,供多云平台的云主机、Docker 等使用。

    Hashicorp 官方将 Packer 的优势描述如下:

    1. 基础架构迅速部署:Packer 镜像可以在几秒钟内启动完全配置的云主机,有利于生产和开发;

    2. 多提供商可移植性:Packer 可以为多云平台创建了相同的镜像,每个环境都能运行相同的机器镜像,提供最终的可移植性;

    3. 稳定性高:Packer 在构建镜像时会为机器安装和配置所有软件。如果脚本中存在错误,可以被提前捕获,而不是在启动计算机几分钟后;

    4. 可测试性高:Packer 在构建机器镜像后,可以快速启动该机器镜像并进行冒烟测试,以验证镜像是否正常工作。如果是正常工作,则可以确信从该镜像启动的任何其他计算机都能正常运行;

    5. 可扩展性高:Packer 的插件机制使得它能够自如的根据需求集成工具和拓展功能。

    Packer 与传统控制台创建镜像的对比:

    生命周期

    利用 Packer 打包镜像的完整周期如下:

    1. 用户通过构建 JSON 模版,执行 packer build 命令调用 UCloud Builder;

    2. 参数提前校验保证可用性;

    3. 创建云主机、EIP 等相关临时资源(若配置为内网环境则无需 EIP);

    4. 通过 SSH 或 WinRM 等连接主机,执行 Provisioner 进程;

    5. 关闭云主机,并创建镜像;

    6. 复制镜像;

    7. 删除主机、EIP 等临时资源;

    8. 执行后处理进程(如本地镜像导入等)。

    使用演示

    下面通过一个视频来形象地展示 Packer 的使用方式。目标是构建一个装有 nginx 应用的镜像,我们首先创建一个 test.json 文件,然后执行如下命令一键构建镜像:

    packer build test.json

    Packer 对多云管理的价值

    在此次 Hashicorp 官方发布前,UCloud 内部已经积累了一定的 Packer 使用经验。从中发现,如果需要管理多云环境,或者要在公有云与私有云间维护相同的系统,又或者构建的是虚拟机而不是容器,Packer 都是一个很好的选择。

    通过一个具体例子来说明。下面这段代码定义了一个 UCloud 公有云上的虚拟机镜像,Packer 利用 ucloud-uhost Builder 配置的参数,先创建一个干净的 CentOS 7 系统,再 ssh 执行 provisioner 定义中指定的三段 shell 脚本,最终成功创建镜像并返回镜像 ID。

    {
      "variables": {
        "ucloud_public_key": "{{env `UCLOUD_PUBKEY`}}",
        "ucloud_private_key": "{{env `UCLOUD_SECRET`}}",
        "ssh_user": "root",
        "ssh_password": "password",
        "ucloud_project_id": "org-projectid",
        "image_id": "uimage-dpdgyw",
        "consul_version": "1.5.1",
        "region": "cn-bj2",
        "az": "cn-bj2-02"
      },
      "builders": [
        {
          "type": "ucloud-uhost",
          "public_key": "{{user `ucloud_public_key`}}",
          "private_key": "{{user `ucloud_private_key`}}",
          "project_id": "{{user `ucloud_project_id`}}",
          "region": "{{user `region`}}",
          "availability_zone": "{{user `az`}}",
          "instance_type": "n-basic-2",
          "source_image_id": "{{user `image_id`}}",
          "ssh_username": "{{user `ssh_user`}}",
          "ssh_password": "{{user `ssh_password`}}",
          "image_name": "consul-server-{{user `consul_version`}}"
        }
      ],
      "provisioners": [
        {
          "type": "shell",
          "scripts": [
            "scripts/config-yum.sh",
            "scripts/consul-service.sh",
            "scripts/consul-server.sh"
          ],
          "environment_vars": [
            "CONSUL_VERSION={{user `consul_version`}}"
          ]
        }
      ]
    }

    此时若有额外需求,要求将其也部署到私有云的 Kubernetes 上,该怎么办?一种方法是把 shell 脚本改写成对应的 Dockerfile,但若是构建过程非常复杂,那么改写的过程也会很复杂,并且可能引入错误。

    但用 Packer,只需要修改一下 builder 配置的细节:

    {
      "variables": {
        "consul_version": "1.5.1"
      },
      "builders": [
        {
          "type": "docker",
          "image": "centos:7",
          "commit": true,
          "changes": [
            "CMD [\"tail -f /dev/null\"]",
            "ENTRYPOINT [\"\"]"
          ]
        }
      ],
      "provisioners": [
        {
          "type": "shell",
          "scripts": [
            "scripts/config-yum.sh",
            "scripts/consul-service.sh",
            "scripts/consul-server.sh"
          ],
          "environment_vars": [
            "CONSUL_VERSION={{user `consul_version`}}"
          ]
        }
      ],
      "post-processors": [
        [
          {
            "type": "docker-tag",
            "repository": "lonegunmanb/consulServer",
            "tag": "0.1"
          },
          "docker-push"
        ]
      ]
    }

    在公有云平台上已经过测试的构建脚本,就可以直接用来构建 Docker 镜像,并且在构建完成后,自动打上 tag,push 到 Docker Hub 仓库去。并且,由于 Packer 是执行完 provisioner 后,通过 docker commit 的方式构建镜像,所以 Packer 的构建只会增加额外的一个层,避免不恰当的 Dockerfile 增加多个层的问题。

    Packer +Terraform,1+1>2

    Packer 配合 Git、Terraform、UCloud CLI 等使用,可以实现 DevOps 下的基础设施即代码(IaC),达到持续集成和快速交付。

    如下图,Packer 配合 Git 对镜像的配置文件做版本化控制,从而来实现服务的版本化,保证了实例的最终一致性,然后利用 Packer 和 Terraform 自动化构建服务的目的。

    1. 在自动化流程中,首先变更镜像配置仓库,触发执行 Terraform 命令;

    2. Terraform 执行 packer build 命令构建镜像;

    3. 将制作成功的镜像查询给 Terraform 使用;

    4. 最后由 Terraform 构建并启动新实例替换原有的旧实例,完成服务自动化部署。

    UCloud 此前已提供对 Terraform 的官方集成,可通过产品文档了解更多详情。文档链接:https://docs.ucloud.cn/compute/terraform/index

    总结

    UCloud 通过对 Packer 的接入,提供了一种在云主机中自动化配置环境的能力,而且它可以配合 cloud-init 及一些常用的自动化部署软件使用,进一步拓展功能。另外,通过配合UCloud Terraform 、UCloud CLI 等工具,可以实现对基础架构的版本化和代码化管理,达到精准交付和快速部署以及最终一致性。

    官方参考文档地址:https://www.packer.io/docs/builders/ucloud-uhost.html

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