雲原生DevOps：K8s+Jenkins實現自動化部署詳情 - Jenkins,Docker,spring,kubernetes,雲計算萌萌朵朵開博客

在雲原生時代，微服務應用的部署載體逐漸轉向Kubernetes（K8s），而傳統的手動部署不僅效率低下，還難以適配K8s的容器化、集羣化部署場景。將Jenkins（成熟的CI/CD工具）與K8s相結合，能夠實現「代碼提交→鏡像構建→鏡像推送→K8s資源部署」的全流程自動化，既發揮Jenkins豐富的插件生態和靈活的任務配置優勢，又利用K8s的彈性伸縮、高可用特性保障應用部署質量，這是雲原生DevOps落地的核心方案之一。本文從實戰出發，手把手教你搭建K8s+Jenkins自動化部署流水線，完成雲原生應用的自動化交付。

一、先搞懂：核心概念與工作流程

1. 核心概念

Jenkins：作為CI/CD流水線的「控制中心」，負責觸發任務、編排流程、調用插件執行構建和部署操作，需安裝K8s相關插件適配K8s環境；
K8s集羣：作為應用的「部署運行環境」，接收Jenkins下發的部署指令，創建Pod、Service等資源，保障應用的穩定運行和彈性伸縮；
Docker鏡像倉庫：用於存儲構建好的應用鏡像（如Harbor、Docker Hub），作為Jenkins與K8s之間的鏡像傳遞載體；
K8s配置文件（yaml）：定義應用的K8s部署資源（Deployment、Service），Jenkins通過執行kubectl命令應用該配置，完成應用部署。

2. 核心工作流程

一句話總結：代碼提交到代碼倉庫→Jenkins觸發流水線→拉取代碼構建Docker鏡像→推送鏡像到鏡像倉庫→使用kubectl命令將鏡像部署到K8s集羣→驗證應用部署效果，全程自動化閉環，適配雲原生場景。

二、實戰準備：環境搭建與插件配置

1. 前置環境要求

已搭建可用的K8s集羣（單節點k3s亦可，滿足測試需求）；
Jenkins已部署（推薦部署在K8s集羣內，或在集羣外服務器安裝並配置kubectl訪問權限）；
已搭建鏡像倉庫（如Harbor，或使用公共Docker Hub）；
Jenkins節點安裝Docker、kubectl，並配置：

Docker可正常構建、推送鏡像；
kubectl已配置K8s集羣訪問憑證（~/.kube/config），可正常執行kubectl命令。

2. Jenkins安裝核心插件

登錄Jenkins後台，進入「系統管理」→「插件管理」，安裝以下必備插件：

Git Plugin：拉取代碼倉庫中的項目代碼；
Docker Plugin：構建、推送Docker鏡像；
Kubernetes Plugin：適配K8s環境，簡化kubectl命令調用；
Pipeline Plugin：通過Jenkinsfile定義流水線，支持代碼化配置。

3. 驗證環境配置

# 1. 在Jenkins節點驗證Docker可用
docker --version
docker login <你的鏡像倉庫地址> -u <用户名> -p <密碼>

# 2. 在Jenkins節點驗證kubectl可用（能訪問K8s集羣）
kubectl get nodes
kubectl get pods -n default

三、實戰1：準備項目資源（應用代碼+Dockerfile+K8s配置）

以Spring Boot應用為例，準備全流程所需的項目資源，放在同一Git代碼倉庫中，方便Jenkins拉取。

1. 編寫Dockerfile（構建應用鏡像）

項目根目錄創建Dockerfile，構建輕量級Spring Boot應用鏡像：

# 多階段構建，減小鏡像體積
FROM maven:3.8.8-openjdk-17 AS builder
WORKDIR /app
COPY pom.xml .
COPY src ./src
RUN mvn clean package -Dmaven.test.skip=true

FROM openjdk:17-slim
WORKDIR /app
COPY --from=builder /app/target/*.jar app.jar
EXPOSE 8080
ENTRYPOINT ["java", "-jar", "app.jar"]

2. 編寫K8s部署配置文件（k8s-deploy.yaml）

項目根目錄創建k8s-deploy.yaml，定義Deployment和Service資源：

# K8s部署配置
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: spring-boot-app
  namespace: default
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: spring-boot-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: spring-boot-app
    spec:
      containers:
      - name: spring-boot-app
        image: <你的鏡像倉庫地址>/spring-boot-app:${BUILD_NUMBER} # 鏡像標籤對應Jenkins構建編號
        ports:
        - containerPort: 8080
        resources:
          limits:
            cpu: 500m
            memory: 512Mi
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: spring-boot-app-service
  namespace: default
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: spring-boot-app
  ports:
  - port: 8080
    targetPort: 8080
    nodePort: 30080 # 外部訪問端口

3. 編寫Jenkinsfile（定義流水線流程）

項目根目錄創建Jenkinsfile，定義「拉取代碼→構建鏡像→推送鏡像→部署到K8s」的流水線：

// Jenkinsfile 流水線定義
pipeline {
    agent any // 使用任意可用的Jenkins節點
    environment {
        // 定義環境變量，方便修改
        IMAGE_REPO = "<你的鏡像倉庫地址>/spring-boot-app"
        BUILD_NUMBER = "${env.BUILD_NUMBER}" // Jenkins構建編號，作為鏡像標籤
    }
    stages {
        // 階段1：拉取代碼（自動完成，無需額外腳本）
        stage('Pull Code') {
            steps {
                echo "開始拉取項目代碼..."
                checkout scm // 拉取當前流水線關聯的Git代碼倉庫
            }
        }
        
        // 階段2：構建Docker鏡像
        stage('Build Docker Image') {
            steps {
                echo "開始構建Docker鏡像..."
                sh "docker build -t ${IMAGE_REPO}:${BUILD_NUMBER} ."
            }
        }
        
        // 階段3：推送Docker鏡像到鏡像倉庫
        stage('Push Docker Image') {
            steps {
                echo "開始推送Docker鏡像到鏡像倉庫..."
                sh "docker push ${IMAGE_REPO}:${BUILD_NUMBER}"
            }
        }
        
        // 階段4：部署到K8s集羣
        stage('Deploy to K8s') {
            steps {
                echo "開始部署應用到K8s集羣..."
                // 替換K8s配置文件中的鏡像標籤，執行部署命令
                sh "sed -i 's/\${BUILD_NUMBER}/${BUILD_NUMBER}/g' k8s-deploy.yaml"
                sh "kubectl apply -f k8s-deploy.yaml"
                sh "kubectl rollout status deployment/spring-boot-app -n default" // 驗證部署狀態
            }
        }
    }
    post {
        // 流水線執行完成後輸出提示
        success {
            echo "應用部署成功！鏡像標籤：${IMAGE_REPO}:${BUILD_NUMBER}"
        }
        failure {
            echo "應用部署失敗，請查看流水線日誌排查問題！"
        }
    }
}

四、實戰2：搭建Jenkins流水線，觸發自動化部署

1. 創建Jenkins流水線任務

登錄Jenkins後台，點擊「新建任務」，輸入任務名稱，選擇「流水線」，點擊「確定」；
配置任務：

「流水線」部分選擇「從SCM獲取Jenkinsfile」；
SCM類型選擇「Git」，輸入項目Git倉庫地址，配置倉庫訪問憑證；
分支指定（如main），Jenkinsfile路徑填寫「Jenkinsfile」（項目根目錄）；
其他參數默認，點擊「保存」。

2. 觸發流水線並驗證

點擊任務頁面的「立即構建」，觸發流水線執行；
點擊「控制枱輸出」，查看各階段的執行日誌，若所有階段都顯示「成功」，説明流水線執行完成；
驗證K8s部署效果：

# 1. 查看K8s Deployment和Pod狀態
kubectl get deployments spring-boot-app -n default
kubectl get pods -n default | grep spring-boot-app

# 2. 驗證應用可訪問（通過NodePort訪問）
curl http://<K8s節點IP>:30080/hello

五、最佳實踐與新手避坑

1. 核心最佳實踐

「鏡像標籤規範化」：使用Jenkins構建編號、Git提交哈希作為鏡像標籤，避免鏡像覆蓋，方便版本回滾；
「K8s滾動更新」：使用kubectl rollout驗證部署狀態，支持應用的無感知更新，避免服務中斷；
「憑證安全管理」：Jenkins中使用「憑證管理」存儲鏡像倉庫密碼、K8s訪問憑證，避免明文配置；
「流水線緩存優化」：緩存Maven、Docker構建緩存，減少重複下載依賴，提升流水線執行效率。

2. 高頻避坑指南

流水線推送鏡像失敗：

原因：Jenkins節點未登錄鏡像倉庫，或鏡像倉庫地址配置錯誤；
解決：在Jenkins節點執行docker login完成登錄，或在Jenkins流水線中配置鏡像倉庫憑證。

kubectl命令執行無權限：

原因：Jenkins節點的kube/config配置錯誤，或對應的賬號無K8s部署權限；
解決：驗證kube/config配置正確性，為K8s賬號綁定足夠的權限（如ClusterRole）。

K8s Pod啓動失敗（鏡像拉取失敗）：

原因：K8s集羣節點無法訪問鏡像倉庫，或鏡像標籤不存在；
解決：確保K8s節點能登錄鏡像倉庫，驗證鏡像推送是否成功，鏡像標籤配置是否一致。

流水線執行超時：

原因：構建鏡像、推送鏡像或K8s部署耗時過長，超出Jenkins默認超時時間；
解決：在Jenkins任務配置中延長超時時間，優化構建流程（如啓用緩存）。

六、總結

核心流程：準備項目資源（Dockerfile+K8s配置+Jenkinsfile）→ 配置Jenkins流水線 → 觸發構建 → 自動化部署到K8s → 驗證部署效果；
核心價值：K8s+Jenkins實現了雲原生應用的全流程自動化部署，既保障了應用的高可用運行，又提升了研發交付效率，是雲原生DevOps落地的核心方案；
實操核心：Jenkinsfile是流水線的靈魂，Dockerfile保障鏡像構建質量，K8s配置文件保障應用部署穩定，三者缺一不可；
進階方向：生產環境可結合Harbor私有鏡像倉庫、K8s Ingress、Jenkins流水線定時構建、故障自動回滾，實現更穩定、更高效的雲原生CI/CD閉環。

掌握K8s+Jenkins自動化部署的實戰技巧，就能順利完成雲原生DevOps的落地，實現應用的快速交付和穩定運行，為企業的數字化轉型和業務快速迭代打下堅實基礎。

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