GitLab CI 打造一条自己的流水线

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前言

最近接手的业务需求由于历史原因，项目部署在阿里云服务器上，所以没有使用公司内部的流水线进行集成和部署。其中流水线使用到了GitLab自带的CI工具进行集成，所以正好借此机会给大家分享一下GitLab CI/CD，教大家如何打造一条项目的流水线。

CI/CD的背景

正式介绍之前我们先简单过一下CI/CD的背景

CI/CD是什么

https://www.redhat.com/zh/topics/devops/what-is-CI-CD

CI (Continuous Integration)

即持续集成，它是指频繁地（一天多次）将代码集成到主干，目的就为了让产品保证质量的同时快速迭代；通常它需要通过自动化测试，从而保证集成的代码的稳定性；

CD (Continuous Delivery/Deployment)

即持续交付/部署，可以看作持续集成的下一步，它指的是频繁地将软件的新版本，交付给质量团队or用户测试。如果测试通过，代码就可以部署到生产环境中。

为什么需要CI/CD？

过去，一个团队的开发人员可能会孤立地工作很长一段时间，只有在他们的工作完成后，才会将他们的更改合并到主分支中。这使得合并代码更改变得困难而耗时，而且还会导致错误积累很长时间而得不到纠正。这些因素导致更加难以迅速向客户交付更新。

而有了 CI/CD，我们可以获得以下收益：

  1. 解放了重复性劳动。自动化部署工作可以解放集成、测试、部署等重复性劳动，而机器集成的频率明显比手工高很多。

  2. 更快地修复问题。持续集成更早的获取变更，更早的进入测试，更早的发现问题，解决问题的成本显著下降。

  3. 更快的交付成果。更早发现错误减少解决错误所需的工作量。集成服务器在构建环节发现错误可以及时通知开发人员修复。集成服务器在部署环节发现错误可以回退到上一版本，服务器始终有一个可用的版本。

  4. 减少手工的错误。在重复性动作上，人容易犯错，而机器犯错的几率几乎为零。

  5. 减少了等待时间。缩短了从开发、集成、测试、部署各个环节的时间，从而也就缩短了中间可以出现的等待时机。持续集成，意味着开发、集成、测试、部署也得以持续。

  6. 更高的产品质量。集成服务器往往提供代码质量检测等功能，对不规范或有错误的地方会进行标志，也可以设置邮件和短信等进行警告。

GitLab CI/CD

GitLab-CI 是GitLab提供的CI工具。它可以通过指定通过如push/merge代码、打tag等行为触发CI流程；同时也可以指定不同场景要触发的不同的构建脚本（脚本可以看作是流水线中的一个操作步骤or单个任务）

具体的使用方式是在项目根目录中配置一个 .gitlab-ci.yml 文件来启动其功能；我们先了解一下这个 .gitlab-ci.yml 文件

配置文件介绍

gitlab-ci.yml 用的是 YAML语法[1] ，我们可以把它理解类似 json 的格式，只不过语法方面有一些不同。比如：

 tabitha:
    name: Tabitha Bitumen
    job: Developer
     skills:
      - lisp
      - fortran
      - erlang

对应到json：

{
     tabitha : {
         name :  Tabitha Bitumen ,
         job :  Developer ,
         skills ： [ lisp ,  fortran ,  erlang ],
    }
}

即：缩进对应的是json对象中的key，- 对应的是数组中的一项，还是比较好理解的~

正式介绍 .gitlab-ci.yml 配置文件之前，我们要提一下 GitLab CI中的几个相关概念

Job

Job[2] 可以理解为CI流程中的单个任务。

job是一个顶级元素（相当于yml配置的一个根元素），它可以起任意的名称、并且不限数量，但必须至少包含 script 子句，用于指定当前任务要执行的脚本，如：

job1:
  script:  execute-script-for-job1 
job2:
  stage: build
  script:
    - scripts/build.sh
  only:
    - master
# job n...

Stages

Stages 用来定义一次CI有哪几个阶段，如下

stages:
  - build
  - test
  - deploy

同时每个stage又可以与若干个job关联，即一个阶段可以并行执行多个job；如下，在每个job中使用stage关键字关联到对应stage即可：

stages:
  - build
  - test
  - deploy

build_job:
  stage: build
  script:
    - scripts/build.sh

test_job:
  stage: test
  script:
    - scripts/test.sh

deploy_job:
  stage: deploy
  script:
    - scripts/deploy.sh

Pipeline

Pipeline[3] 是持续集成、交付和部署的顶级组件，它可以理解为是流水线的一次完整的任务流程；

Pipeline 可以包含若干Stage，而每个Stage又可以指定执行若干job，这样我们就可以把整个构建的流程串起来了。如下，我们就可以在GitLab 的pipeline中看到这些Stages，及其对应的job：

如果Pipeline中的一个任务成功，将进入其下一个Stage的Job；反之如果中途失败，则默认会中断流水线的执行。

常用配置

接下来重点介绍一下 .gitlab-ci.yml配置[4] 的常用关键字：

stage

上述有提到过，用 stage 可以定义 job 在哪个阶段运行：

stages:
  - build
  - test
  - deploy

script

用于指定运行器要执行的脚本命令，可以指定多条

job:
  script: 
      - echo  start job! 
      - scripts/deploy.sh

before_script & after_script

用于定义应在job 在执行脚本之前/后时要执行的内容：

job:
  before_script:
    - echo  Execute this command before the `script` section completes. 
  script:
    - echo  An example script section. 
  after_script:
    - echo  Execute this command after the `script` section completes.

allow_failure

用于配置当前 job 失败时 pipeline 是否应继续运行：

job2:
  stage: test
  script:
    - execute_script_2
  allow_failure: true # or false (default)

cache

指定缓存的文件列表，用户在不同的 job 之间共享；

cache:key：可以给每个缓存一个唯一的标识键，如果未设置，则默认键为default；

cache:paths：指定要缓存的文件或目录

rspec:
  script:
    - echo  This job uses a cache. 
  cache:
    key: binaries-cache
    paths:
      - binaries/*.apk
      - .config

only / except

only 用于定义何时执行job，反之 except 用于定义何时不执行job；

它们有四个关键字可以一起配合使用：

job1:
  script: echo
  only: # or except
    - main # ref可省略
    ref:
      - tags
      - /^feat-.*$/
      - merge_requests
    variables:
      - $RELEASE ==  staging 
      - $STAGING
    changes:
      - Dockerfile
      - docker/scripts/*
      - dockerfiles/**/*
      - more_scripts/*.{rb,py,sh}
      -  **/*.json

retry

设置在 job 执行失败时候重试次数：

job:
  script: rspec
  retry:
    max: 2
    when: # 搭配when关键字，在下列情况下重试
      - runner_system_failure
      - stuck_or_timeout_failure

variables

可用于定义执行过程中的一些变量

variables:
  DEPLOY_SITE:  https://example.com/ 

deploy_job:
  stage: deploy
  script:
    - deploy-script --url $DEPLOY_SITE --path  / 

deploy_review_job:
  stage: deploy
  variables:
    REVIEW_PATH:  /review 
  script:
    - deploy-review-script --url $DEPLOY_SITE --path $REVIEW_PATH

when

用于配置 job 运行的条件：

cleanup_build_job:
  stage: cleanup_build
  script:
    - cleanup build when failed
  when: on_failure

tags

选择特定tag的GitLab-runner来执行

job:
  tags:
    - ruby
    - postgres

GitLab-runner 安装&注册

配置好我们的 yml 文件之后，还需要配置GitLab-runner，用于执行对应的脚本。

安装[5]：

# 下载

# Replace ${arch} with any of the supported architectures, e.g. amd64, arm, arm64
# A full list of architectures can be found here https://GitLab-runner-downloads.s3.amazonaws.com/latest/index.html
curl -LJO  https://GitLab-runner-downloads.s3.amazonaws.com/latest/rpm/GitLab-runner_${arch}.rpm 

# 安装
rpm -i GitLab-runner_<arch>.rpm

注册[6]：

注册时需要的 URL & token可以在 GitLab -> Settings -> CI/CD -> Runners 中获取

sudo GitLab-runner register

# Enter the GitLab instance URL (for example, https://GitLab.com/):
${url}
# Enter the registration token:
${token}
# Enter a description for the runner:
${description}
# Enter tags for the runner (comma-separated):
${tags}
# Registering runner... succeeded 
# Enter an executor: shell, virtualbox, docker+machine, docker-ssh+machine, docker, docker-ssh, parallels, custom, ssh, kubernetes:
${executor}
# Runner registered successfully. Feel free to start it, but if it's running already the config should be automatically reloaded!

打造一条流水线

预览Pipeline

当有了以上的准备，我们配置好 .gitlab-ci.yml 文件、写好对应的脚本，同时配置好 GitLab-runner 后，就可以开启并体验 CI 流水线了。当提交代码后（当然也可以按上述的only关键字设置为打tag、提mr时触发），就可以触发GitLab CI的Pipeline，并执行对应的stages及其jobs啦

如下图，我们可以在 GitLab -> CI/CD -> Pipeline 中看到：

配置一条流水线

规划实现如下：

综合以上，我们可以得到以下大致的 .gitlab-ci.yml 配置(job 对应的 script 可根据实际情况和需要编写)：


stages:
  - scm
  - test
  - manual-point
  - deploy

scm:
  stage: scm
  script:
    - scripts/build.sh

test:
  stage: test
  script:
    - scripts/test.sh

manual-point:
  stage: manual-point
  script:
    - echo  I am manual job 
  only:
    - master
  when: manual
  allow_failure: false

deploy:
  stage: deploy
  script:
    - scripts/deploy.sh
  only:
    - master

触发pipeline后，我们可以看到，经过了scm编译、test自动化测试的步骤后，到了Manual-point卡点，此时流水线已经锁定执行，需要人工手动点击确认才可以继续执行；

当点击执行 job 后

定时任务

有些场景我们想定时地执行Pipeline，而不是通过事件触发，可以在GitLab -> Setting -> Schedule 进行设置

间隔的设置采用的是 cron 语法[7]，它是Unix和类Unix系统中设置定时任务的语法；

它使用5个占位符分别代表 分钟、小时、月份的日期、月份、周几；如下：


# ┌─────────── minute (0 - 59)
# │ ┌─────────── hour (0 - 23)
# │ │ ┌─────────── day of the month (1 - 31)
# │ │ │ ┌─────────── month (1 - 12)
# │ │ │ │ ┌─────────── day of the week (0 - 6) (Sunday to Saturday;
# │ │ │ │ │                                 7 is also Sunday on some systems)
# │ │ │ │ │
# │ │ │ │ │
# * *  *  *  * <command to execute>

# 例子：
* * * * * # 每分钟执行
30 10 * * * # 每天10:30
30 10 * * SAT,SUN # 每周六、周天10:30
0 8 1-20 * * # 每个月的1-20号的8点

设置好后即可看到定时任务列表：

参考资料

[1]YAML语法: https://docs.ansible.com/ansible/latest/reference_appendices/YAMLSyntax.html

[2]Job: https://docs.gitlab.com/ee/ci/jobs/

[3]Pipeline: https://docs.gitlab.com/ee/ci/pipelines/

[4].gitlab-ci.yml配置: https://docs.gitlab.com/ee/ci/yaml/

[5]安装: https://docs.gitlab.com/runner/install/linux-manually.html

[6]注册: https://docs.gitlab.com/runner/register/index.html#linux

[7]cron 语法: https://en.wikipedia.org/wiki/Cron

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