DevOps z GitOps – omówienie metodyki, narzędzia GitOps i porównanie z alternatywami

GitOps to nowoczesny sposób zarządzania wdrożeniami infrastruktury i aplikacji, wykorzystujący Git jako jednoźródłowy prawdziwy stan.

Wykorzystuje możliwości kontroli wersji Git do automatyzacji i ułatwienia procesu wdrażania i zarządzania aplikacjami oraz infrastrukturą, szczególnie w środowiskach cloud-native.

Zasadniczo GitOps traktuje pożądany stan systemu, zdefiniowany w Git, jako autorytatywny źródło, a automatyczne narzędzia zapewniają, że rzeczywisty stan systemu odpowiada temu pożądanemu stanowi.

Oto szczegółowy opis tego, czym jest GitOps, jak działa, typowe przepływy pracy oraz jego alternatywy.

Co to jest GitOps?

GitOps to metodyka wykorzystująca repozytoria Git do definiowania i zarządzania konfiguracjami infrastruktury i aplikacji. Wszystkie zmiany są wprowadzane poprzez commity i pull requesty, które następnie są automatycznie stosowane do infrastruktury przez agentów automatyzacji (np. Argo CD lub Flux).

Podstawowe zasady:

• Git jako jednoźródłowy prawdziwy stan
• Automatyczne wdrażanie poprzez ciągłe dostarczanie (CD)
• Zgodność: zapewnienie, że rzeczywisty stan odpowiada pożądanemu stanowi
• Zmiany audytowalne i kontrolowane wersjami

Jak używać GitOps

1. Zdefiniuj konfiguracje:

   • Użyj YAML lub JSON do zdefiniowania swojej infrastruktury (np. manifesty Kubernetes, pliki Terraform).

2. Zapisz w Git:

   • Wypchnij pliki konfiguracyjne do repozytorium Git.

3. Automatyzuj wdrażanie:

   • Użyj narzędzia GitOps, takiego jak Argo CD lub Flux, aby śledzić repozytorium i stosować zmiany do swojego środowiska.

4. Wprowadzaj zmiany poprzez pull requesty:

   • Każda aktualizacja jest wprowadzana poprzez pull request. Po scaleniu, agent GitOps automatycznie stosuje zmiany.

Typowe przepływy pracy GitOps

• Wdrażanie aplikacji:

  • Rozwojowcy aktualizują konfigurację aplikacji (np. wersję obrazu) → PR → Scalenie → Narzędzie GitOps wdraża aktualizację.

• Zarządzanie infrastrukturą:

  • DevOps modyfikuje kod infrastruktury → PR → Scalenie → Infrastruktura aktualizowana jest za pomocą narzędzi takich jak Terraform lub Crossplane.

• Przywracanie:

  • Wycofaj commit w Git → Narzędzie GitOps automatycznie przywraca poprzedni stan.

• Wykrywanie odchyleń:

  • Jeśli stan produkcyjny różni się od Git, narzędzia GitOps ostrzegają Cię lub automatycznie zgodnie z pożądanym stanem.

Popularne narzędzia GitOps

Argo CD

Argo CD to deklaratywne narzędzie do ciągłego dostarczania (CD) oparte na GitOps dla Kubernetes. Automatyzuje wdrażanie aplikacji poprzez synchronizację repozytoriów Git z klastrami Kubernetes, zapewniając spójność w środowiskach. Kluczowe cechy obejmują:

• Kubernetes-native: zaprojektowane dla Kubernetes, z głęboką integracją do zarządzania deklaratywnymi konfiguracjami.
• Deklaracyjne przepływy pracy: korzysta z Git jako jednoźródłowego prawdziwego stanu dla definicji aplikacji, konfiguracji i środowisk.
• Użytkownicze interfejsy: zapewnia interfejs webowy do monitorowania w czasie rzeczywistym, zarządzania aplikacjami i wizualizacji stanu wdrażania.

Argo CD działa jako kontroler, który ciągle zgodnie z pożądanym stanem aplikacji zdefiniowanym w repozytoriach Git.

Główne funkcje Argo CD jako narzędzia GitOps Argo CD oferuje solidny zestaw funkcji dostosowany do przepływów pracy GitOps:

Jak Argo CD implementuje zasady GitOps Argo CD zgodnie z zasadami GitOps działa poprzez następujące mechanizmy:

• Git jako jednoźródłowy prawdziwy stan: aplikacje, konfiguracje i środowiska są zdefiniowane w repozytoriach Git.
• Automatyczna zgodność: Kontroler aplikacji ciągle porównuje rzeczywisty stan zasobów Kubernetes z pożądanym stanem w repozytoriach Git, automatycznie rozwiązuje odchylenia.
• Deklaracyjna konfiguracja: korzysta z Kubernetes CRD (np. Application, AppProject) do definiowania celów wdrażania i zasad synchronizacji.
• Synchronizacja oparta na pull : zmiany są pobierane z repozytoriów Git, aby wyrównać wdrożone środowiska do pożądanych stanów.

Ten podejście zapewnia auditowalność, śledzalność i spójność w środowiskach.

Przypadki użycia i rzeczywiste zastosowania Argo CD Argo CD jest szeroko stosowany w środowiskach produkcyjnych do:

• Wdrażania Kubernetes: synchronizuje stan klastra z repozytoriami Git dla płynnych aktualizacji.
• Integracji CI/CD: współpracuje z pipeline CI (np. GitHub Actions, Jenkins) do automatyzacji wdrażania i przywracania.
• Bezpieczeństwo: integruje się z narzędziami takimi jak Sealed Secrets i SOPS do zarządzania zaszyfrowanymi sekretami.

Metody instalacji:

• Kubectl: lekkie ustawienie dla podstawowych przypadków użycia.
• Helm: zalecane do środowisk produkcyjnych, oferujące szczegółowe kontrole i konfiguracje HA.

Kroki konfiguracji:

1. Utwórz przestrzeń nazw (argocd) i zastosuj manifesty za pomocą kubectl.
2. Wyeksponuj interfejs użytkownika Argo CD za pomocą kubectl port-forward.
3. Zarejestruj repozytoria Git i zdefiniuj Application CRD wskazujące źródło (repozytorium Git) i miejsce docelowe (klaster Kubernetes/przestrzeń nazw).

Narzędzia do integracji:

• Kustomize: do konfiguracji specyficznych dla środowiska (np. dev/staging/prod).
• Helm: do zarządzania pakietami i wdrażania parametryzowanych aplikacji.

Najlepsze praktyki w użyciu Argo CD w przepływach pracy GitOps

1. Oddzielone repozytoria konfiguracji: przechowuj manifesty Kubernetes w oddzielnym repozytorium Git od kodu aplikacji.
2. Używanie ApplicationSets: automatyzuj wdrażanie parametryzowanych aplikacji w klastrach/środowiskach.
3. Zabezpieczanie sekretów: unikaj sekretów w postaci zwykłego tekstu; używaj Sealed Secrets lub External Secrets Operator.
4. Monitorowanie i audytowanie: śledź status synchronizacji, różnice i odchylenia za pomocą wbudowanego monitorowania i historii Git w Argo CD.
5. Włączanie samo-wykurzania: skonfiguruj prune=true i selfHeal=true, aby automatycznie korygować odchylenia.

Trendy przyszłości i ewolucja Argo CD w ekosystemie GitOps

• Zwiększone wsparcie dla wieloklasterowych środowisk: rozwój możliwości wieloklasterowych i wielochmurowych dla środowisk hybrydowych.
• Szczególnie głębsza integracja z narzędziami IaC: większa integracja z platformami IaC takimi jak Terraform i Pulumi.
• Rozszerzone możliwości CI/CD: bliższa integracja z narzędziami CI (np. GitHub Actions) dla pełnych przepływów pracy.
• Poprawiona obserwacja: zwiększone metryki, alerty i integracja z platformami obserwacji takimi jak Grafana i Prometheus.

Flux V2 dla GitOps

Flux to CNCF-graduated open-source tool zaprojektowany do automatyzacji opartej na GitOps w środowiskach Kubernetes. Utworzony przez Weaveworks, umożliwia zespołom synchronizację klastrów Kubernetes z repozytoriami Git, zapewniając, że stany infrastruktury i aplikacji zawsze są zgodne z definicjami kontrolowanymi wersjami.

Kluczowe aspekty Flux to:

• Operator GitOps: Flux działa jako kontroler Kubernetes, ciągle monitoruje repozytoria Git i stosuje zmiany do klastrów.
• Lekki i rozszerzalny: projekt modułowy umożliwia dostosowanie (np. włączanie/wyłączanie kontrolerów takich jak Source, Kustomize lub Helm).
• Praca oparta na CLI: Flux priorytetyzuje interfejsy wiersza poleceń (CLI) dla skryptowania i automatyzacji, choć dostępne są również GUI zewnętrzne (np. Weave GitOps).

Flux jest szeroko stosowany w środowiskach cloud-native ze względu na automatyzację, bezpieczeństwo i skalowalność.

3. Kluczowe funkcje Flux jako narzędzia GitOps
Flux oferuje szereg funkcji zgodnych z zasadami GitOps:

1. Konfiguracja oparta na Git:

   • Przechowuje manifesty Kubernetes, Helm charty i Kustomize overlay w repozytoriach Git.
   • Przykład: typowe repozytorium konfiguracji Flux zawiera katalogi dla namespaces.yaml, deployments.yaml i konfiguracji specyficznych dla środowiska.

2. Zarządzanie zasobami Kubernetes:

   • Ciągle monitoruje repozytoria Git i stosuje zmiany do klastrów poprzez pętle synchronizacji.
   • Wspiera Helm, Kustomize i OCI registry do zarządzania definicjami aplikacji i infrastruktury.

3. Automatyczne aktualizacje obrazów:

   • Wykrywa nowe wersje obrazów kontenerów w rejestrach (np. Docker Hub, Azure Container Registry) i aktualizuje manifesty w Git.

4. Bezpieczeństwo i zgodność:

   • Używa zasad RBAC do szczegółowego kontroli dostępu.
   • Integruje się z narzędziami zarządzania sekretami (np. SOPS, Sealed Secrets) do szyfrowania wrażliwych danych (np. tokeny API).

5. Postępowanie progresywne:

   • Współpracuje z Flagger do implementacji wdrażania canary, testowania A/B i wdrażania blue-green.

6. Wsparcie wieloklasterowe:

   • Zarządza wieloma klastrami Kubernetes za pomocą repozytoriów Git, umożliwiając spójne wdrażania w środowiskach.

4. Jak Flux zgodny z zasadami GitOps
Flux w pełni przyjmuje zasady GitOps poprzez swoją architekturę i przepływy pracy:

• Stan deklaratywny: wszystkie zasoby Kubernetes są zdefiniowane w Git, zapewniając śledzalność i kontrolę wersji.
• Ciągła synchronizacja: Flux automatycznie synchronizuje klastry z repozytoriami Git, eliminując ręczne polecenia kubectl apply.
• Kontrola wersji: zmiany są wprowadzane poprzez pull requesty, umożliwiając współpracę, recenzje i zatwierdzenia.
• Automatyzacja: Flux zmniejsza obciążenie operacyjne poprzez automatyzację pipeline wdrażania od commitów kodu do aktualizacji klastra.

Model pull-based Flux (w przeciwieństwie do push-based CI/CD) zwiększa bezpieczeństwo, minimalizując wystawienie na interwencje ręczne.

Przypadki użycia Flux w rzeczywistych scenariuszach
Flux jest idealny do następujących przypadków użycia:

1. Automatyczne wdrażanie Kubernetes:
   • Synchronizuje stany klastra z repozytoriami Git, zapewniając spójność w środowiskach dev, staging i production.
2. Postępowanie progresywne:
   • Włącza wdrażanie canary z Flaggerem dla kontrolowanego wdrażania.
3. Zarządzanie wieloklasterowe:
   • Wdraża aplikacje w wielu klastrach Kubernetes (np. AKS, EKS, Azure Arc).
4. Integracja z pipeline CI/CD:
   • Współpracuje z GitHub Actions, Jenkins i GitLab CI/CD do automatyzacji testowania, budowania i pipeline wdrażania.
5. Infrastruktura jako kod (IaC):
   • Zarządza infrastrukturą za pomocą Terraform lub Helm, zgodnie z zasadami GitOps.

Przykład: firma finansowa używa Flux do automatyzacji wdrażania w środowisku produkcyjnym, zapewniając śledzenie audytowe i szybkie przywracanie.

Instalacja:

• CLI: zainstaluj za pomocą brew install fluxctl lub bezpośredniego pobrania.
• Helm:

  helm repo add fluxcd https://charts.fluxcd.io
  helm upgrade -i flux fluxcd/flux \
  --set git.url=git@github.com:your-username/your-repo \
  --namespace flux
  

Integracja z pipeline CI/CD i infrastrukturą
Flux łączy się płynnie z narzędziami CI/CD:

• GitHub Actions: wywołuje synchronizację Flux na wydarzeniach push w Git (patrz przykład kodu).
• Jenkins: automatyzuje testowanie, budowanie i pipeline wdrażania.
• GitLab CI/CD: używa .gitlab-ci.yml do wywoływania synchronizacji Flux.

Integracja z infrastrukturą:

• Terraform: zarządza infrastrukturą jako kod (IaC) za pomocą Flux.
• Prometheus: monitoruje wdrażania Flux za pomocą metryk i alertów.
• Open Policy Agent (OPA): wymusza politykę jako kod dla zasobów Kubernetes.

Wyzwania i ograniczenia stosowania Flux

• Złożoność bezpieczeństwa: zarządzanie sekretami w Git wymaga narzędzi takich jak SOPS lub Sealed Secrets.
• Obciążenie audytowe: wymaga ściślego stosowania podpisów commitów Git i zakazu force-push.
• Promocja wersji: konfiguracje specyficzne dla środowiska (np. dev vs. production) wymagają starannego procesu recenzji.
• Dojrzałość narzędzi: interfejs użytkownika Flux jest mniej dojrzały niż w Argo CD, wymagając użycia narzędzi trzecich do monitorowania.

Najlepsze praktyki wdrażania Flux

• Unikaj tagów :latest: używaj semantycznego numerowania wersji dla obrazów kontenerów.
• Strukturyzuj repozytoria Git logicznie: używaj katalogów takich jak /apps, /clusters i /environments.
• Monitoruj status synchronizacji: używaj flux get all i alertów do otrzymywania feedbacku w czasie rzeczywistym.
• Włącz RBAC: implementuj szczegółowe kontrole dostępu dla Flux i zasobów Kubernetes.
• Integruj się z zarządzaniem sekretami: używaj SOPS lub HashiCorp Vault do szyfrowania sekretów.

Główne wnioski:

• Zalety: automatyzacja, deklaratywne przepływy pracy i integracja z pipeline CI/CD.
• Wady: złożoność bezpieczeństwa, obciążenie audytowe i ograniczony interfejs użytkownika.
• Najlepsze do: zespołów, które priorytetyzują automatyzację opartą na CLI, Helm/Kustomize i zarządzanie wieloklasterowe.

Flux zgodny jest z przyszłością GitOps, gdzie zarządzanie infrastrukturą i aplikacjami jest w pełni automatyzowane, bezpieczne i skalowalne. Dalsza ewolucja pod patronatem CNCF zapewnia jego znaczenie w ekosystemie DevOps.

GitOps z Jenkins X

Jenkins X to cloud-native, open-source platforma CI/CD zaprojektowana do automatyzacji wdrażania aplikacji na Kubernetes. Zgodna jest z zasadami GitOps, które podkreślają użycie repozytoriów Git jako jednoźródłowego prawdziwego stanu dla konfiguracji infrastruktury i aplikacji. Integracja z Kubernetes umożliwia zespołom zarządzanie pipeline CI/CD, wdrażaniami i promocją środowisk poprzez przepływy pracy oparte na Git. Ten podejście zapewnia kontrolę wersji, audytowalność i współpracę, czyniąc z niego solidne narzędzie dla nowoczesnych praktyk DevOps.

Jenkins X: Kluczowe funkcje i architektura Jenkins X jest zbudowany na Kubernetes i integruje się z Tekton, Helm i FluxCD, aby zapewnić kompleksowe rozwiązanie CI/CD. Kluczowe funkcje obejmują:

• Przepływ pracy GitOps: korzysta z repozytoriów Git do zarządzania pipeline, infrastrukturą i wdrażaniami.
• Promocja środowisk: automatyzuje wdrażanie w różnych środowiskach (dev, staging, production) za pomocą zdefiniowanych strategii.
• Pipeline jako kod: konfiguruje pipeline CI/CD za pomocą plików YAML (np. jenkins-x.yml) dla powtarzalności.
• Obserwacja: integruje się z Prometheus i Grafana do monitorowania i logowania w czasie rzeczywistym.

Architektura obejmuje:

• CLI Jenkins X: do tworzenia klastra (jx create cluster) i konfiguracji projektu (jx create quickstart).
• Repozytorium GitOps: przechowuje definicje pipeline, Helm charty i manifesty Kubernetes.
• Integracja z Kubernetes: wdraża aplikacje za pomocą Helm chartów i zarządza środowiskami za pomocą FluxCD.

Przykład:

pipelineConfig:
  pipelines:
    release:
      pipeline:
        stages:
          - name: Deploy
            steps:
              - script: kubectl apply -f kubernetes-manifests/

Jenkins X to kompleksowe narzędzie GitOps, które upraszcza przepływy pracy CI/CD w środowiskach Kubernetes. Zgodność z zasadami GitOps zapewnia audytowalność, automatyzację i współpracę, czyniąc z niego idealne narzędzie dla organizacji przyjmujących DevOps i microserwisy. Jednak jego opiniowane przepływy pracy mogą wymagać dostosowania dla zaawansowanych przypadków użycia. W miarę ewolucji GitOps, Jenkins X jest dobrze położony do integracji z nowymi narzędziami (np. Kustomize, Lens) i skalowania w środowiskach przedsiębiorstwowych, wzmocniając swoją rolę w nowoczesnych praktykach DevOps.

Ostateczna wiedza: Jenkins X łączy luki między tradycyjnym CI/CD a GitOps, oferując spójne rozwiązanie dla zespołów poszukujących automatyzacji, obserwacji i współpracy w przepływach pracy opartych na Kubernetes.

Weave GitOps

Weave GitOps to open-source, cloud-native narzędzie opracowane przez Weaveworks, zaprojektowane do automatyzacji wdrażania i zarządzania aplikacjami na Kubernetes. Narzędzie upraszcza ciągłe dostarczanie (CD), wyrównując środowiska produkcyjne do pożądanych stanów zdefiniowanych w Git, zapewniając spójność i zmniejszając interwencje ręczne. Weave GitOps integruje się płynnie z Kubernetes, pipeline CI/CD i narzędziami infrastruktury jako kod (IaC), czyniąc z niego popularny wybór dla zespołów przyjmujących praktyki GitOps.

Architektura i komponenty narzędzia Weave GitOps jest zbudowany jako narzędzie native Kubernetes, wykorzystujące kontrolery Kubernetes i zasoby niestandardowe (CRD) do automatyzacji GitOps. Kluczowe komponenty obejmują:

• Operator GitOps: kontroler Kubernetes, który monitoruje repozytoria Git na zmiany i stosuje aktualizacje do klastra.
• Silnik zgodności: porównuje rzeczywisty stan klastra z pożądanym stanem w Git, uruchamiając aktualizacje, aby je wyrównać.
• Interfejs użytkownika i CLI: zapewnia dashboard webowy do wizualizacji wdrażania i CLI (gitops) do zarządzania przepływami pracy.
• Warstwa integracji: łączy się z zewnętrznymi narzędziami takimi jak Flux, Helm, Kustomize i platformami CI/CD do pełnej automatyzacji.

Architektura podkreśla skalowalność, bezpieczeństwo i rozszerzalność, czyniąc ją odpowiednią zarówno dla małych zespołów, jak i środowisk przedsiębiorstwowych.

Kluczowe przypadki użycia i scenariusze Weave GitOps jest idealny do następujących przypadków użycia:

• Ciągłe dostarczanie (CD): automatyzuje pipeline wdrażania aplikacji, zapewniając szybkie i niezawodne aktualizacje.
• Środowiska wieloklasterowe i wielochmurowe: zarządza wdrażaniami w środowiskach hybrydowych i wielochmurowych Kubernetes.
• Automatyzacja infrastruktury przedsiębiorstwowej: wymusza polityki bezpieczeństwa, zgodność i zarządzanie przez politykę jako kod.
• Platformy samodzielne dla deweloperów: umożliwia deweloperom zarządzanie infrastrukturą i aplikacjami bez konieczności głębokiej wiedzy na temat Kubernetes.
• Obserwacja i rozwiązywanie problemów: zapewnia rzeczywiste wgląd w stany aplikacji i procesy synchronizacji.

Instalacja

• Helm: użyj chartu Weave GitOps do wdrożenia narzędzia na Kubernetes.
• CLI: zainstaluj za pomocą curl lub Homebrew (brew install weaveworks/tap/gitops).
• Inicjalizacja: uruchom gitops bootstrap, aby zainicjalizować platformę.

Konfiguracja

• Zdefiniuj manifesty aplikacji, Helm charty lub konfiguracje Kustomize w repozytoriach Git.
• Użyj gitops apply, aby zsynchronizować stany klastra z Git.
• Wyeksponuj interfejs użytkownika za pomocą usługi Kubernetes i LoadBalancer (np. na AWS EKS).

Wyzwania i ograniczenia

• Krzywa uczenia: wymaga znajomości Kubernetes, GitOps i narzędzi IaC.
• Ograniczona personalizacja: mniej modułowy niż Flux, co może być wadą dla zaawansowanych użytkowników.
• Mniejsza społeczność: ma mniejszy ekosystem niż Argo CD lub Flux.
• Ograniczenia komercyjne: zaawansowane funkcje (np. bezpieczeństwo, wsparcie wielochmurowe) wymagają licencji płatnych.

Weave GitOps to solidne, gotowe do użytku w środowiskach przedsiębiorstwowych narzędzie do automatyzacji wdrażania Kubernetes za pomocą GitOps. Wyróżnia się w zakresie bezpieczeństwa, zarządzania wieloklasterowym i integracji z pipeline CI/CD, czyniąc z niego silny wybór dla organizacji przyjmujących GitOps w dużych skalach. Choć rywalizuje z Flux i Argo CD, jego kompleksowy zestaw funkcji, zdolności przedsiębiorstwowe i komercyjna obsługa pozycjonują go jako lidera w ekosystemie GitOps. Zespoły powinny ocenić swoje konkretne potrzeby i przepływy pracy, wybierając między Weave GitOps, Flux a Argo CD.

Alternatywy dla GitOps

Przydatne linki

• https://github.com/argoproj/argo-cd
• https://argo-cd.readthedocs.io/en/stable/
• https://argoproj.github.io/cd/
• https://fluxcd.io/
• https://github.com/fluxcd/flux2
• https://jenkins-x.io/
• https://github.com/weaveworks/weave-gitops
• https://docs.gitops.weaveworks.org/

Inne linki

• Instalacja i testowanie Gitea
• Backup i przywracanie serwera Gitea
• Użycie Gitea Actions do wdrażania witryny Hugo na AWS S3