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GitOps—通过CI/CD自动化构建虚拟机模版

IT大咖说 2020-10-14
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概述：

从2月份开始的[模版自动化系列]，已通过一系列的文章熟悉多种虚拟机模版的自动化构建，但在企业实际环境中模版的数量会远远超过这些，此时单一通过shell进行管理和更新，依然非常复杂和繁琐的（虽然相比以前已经有了很大的提高）。现在把自己基于GitOps的方式来管理模版分享出来，进一步提高模版的构建和管理效率，本篇文章将介绍如何通过GitLab CI/CD对模版进行自动化管理。

对于模版保存还存在一个重要的难题需要解决，那就是当云平台或其他自动调用的时候，并不是通过模版名称进行识别，那仅仅通过名称更新模版，就会导致其他系统无法正确识别新模版。vCenter 6.5开始支持模版更新，此特性正解决了我们遇到的问题，并且Packer也是在8月底的版本支持此特性（OVF模版）。使用vCenter内容库还有一个好处，内容库支持订阅，在企业内部如果包含多个vCenter环境的情况下，只需构建一次即可。

通过之前的文章大家对模版构建已经很熟悉了，为了提高移动设备的阅读体验，本手册不再介绍详细的模版配置，您可以通过访问 https://github.com/6547709/gitops-packer 直接查看代码和配置。

基于GitOps自动化构建vSphere模版特性：

  1. 使用Gitlab存储模版配置文件；

  2. 基于Gitlab CI/CD实现自动化模版构建；

  3. 基于Git提交记录进行语义版本管理(feet、fix)，版本号自增，并存储到模版的Notes中；

  4. 定时执行CI/CD任务实现模版变异；

  5. 采用vCenter内容库存储模版，并以-latest为后缀；

  6. 每次构建自动更新vCenter内容库模版，保持ID不变，以保证vRA云平台或其他工具调用最新模版；

  7. 所有密码和配置，通过.gitlab-ci.yml进行定义；

  8. 提供Windows2016/2019、Ubuntu1804/1910/2004、CentOS7/8等多种模版；

  9. 所有模版进行基础优化（可参考对应模版的自动应答文件）；

  10. Windows模版使用ISO镜像已集成最新补丁，缩短了部署时间；

  11. 经过vSphere 7.0、Packer 1.6.4环境测试。

相关工具：

Packer：是一个开源的自动化虚拟机模版构建工具，支持私有云和公有云，几乎涵盖所有的环境。

vSphere：是VMware企业级虚拟化软件，被企业客户广泛使用，具备稳定性高、性能好、安全性高和易使用的特点。

govc：是一个基于govmomi的cli工具，实现对vSphere的远程管理。

https://github.com/vmware/govmomi

Packer-provisioner-windows-update：Windows Update for packer插件。

https://github.com/rgl/packer-provisioner-windows-update

Gitlab CI/CD：是一个CI/CD工具，与代码集成在一起工作。

https://docs.gitlab.com/ee/ci/

Semantic-delivery-gitlab：镜像用于实现语义版本管理。
Harbor：是私有Docker镜像仓库，用于存储用于执行Packer、Govc和Genisoimage的Docker镜像。

https://hub.docker.com/r/hutson/semantic-delivery-gitlab

相关代码：中包含了Gitlab CI/CD所需的所有文件。

https://github.com/6547709/gitops-packer

针对各模版的配置请参考历史的文章。
CI/CD可以根据情况选择不同工具，原理都相同。

环境需求

  • Gitlab服务器和Gitlab-Runner服务器，其中Runner运行在Docker模式；

  • 一台Windows/Linux/MacOS电脑，能够连接vCenter Server；

  • Packer程序、Govc程序、Windows Update for Packer程序；

  • 各操作系统安装镜像；

  • VMware Tools、Windows pvscsi驱动；

  • vCenter内容库；

  • Semantic-delivery-gitlab镜像；

步骤概要

  1. 搭建Harbor镜像仓库，用于存储本地镜像；

  2. 搭建Gitlab和Gitlab CI/CD相关环境，使用Docker Runner模式；

  3. 在Gitlab中创建项目，并上传相关代码、修改相关配置；

  4. 执行自动构建测试；

  5. 在Gitlab CI/CD中添加定时任务；

  6. 完成。

构建用于执行Packer命令的DockerIamge

需要先通过相关工具中的地址下载packer、govc和windows update for packer三个执行文件，存储到与Dockerfile相同的目录中，Dockerfile如下：

FROM centos:8LABEL maintainer="Alex Li <guoqiangli@vmware.com>"ENV PACKER_VERSION=1.6.4ENV GOVC_VERSION=v0.23.0ENV GOVC_INSECURE=trueENV TIME_ZONE Asia/ShanghaiRUN ln -sf usr/share/zoneinfo/${TIME_ZONE} etc/localtimeADD ./govc usr/bin/ADD ./packer usr/bin/ADD ./packer-provisioner-windows-update usr/binRUN chmod a+x usr/bin/govc usr/bin/packer usr/bin/packer-provisioner-windows-update && yum install -y  genisoimageWORKDIR /tmpCMD ["/bin/bash"]

使用Docker Build构建Docker Image，并上传到容器仓库（私有或公共）中：

docker build -t harbor.corp.local/library/gitops-packer:v1.0 .docker push login harbor.corp.localdocker login -u admin harbor.corp.localdocker push harbor.corp.local/library/gitops-packer:v1.0

上传semantic-devlivery-gitlab镜像到Harbor

docker pull hutson/semantic-delivery-gitlab:9.1.0docker tag hutson/semantic-delivery-gitlab:9.1.0 harbor.corp.local/library/semantic-delivery-gitlab:9.1.0docker push harbor.corp.local/library/semantic-delivery-gitlab:9.1.0

在Gitlab中创建Access Token

  1. 使用个人账户登录Gitlab；

  2. 进入到用户设置->访问令牌；

  3. 填写令牌名称、到期日期和选择权限->创建个人访问令牌；

  4. 保存Token备用；

创建项目，并提交所有代码到仓库中

这里不进行详细操作说明，下面是最终仓库内容的截图：

修改.gitlab-ci.yml配置文件

此文件是Gitlab CI/CD的主配置文件，常用配置参数在此文件中定义，无需修改packer和操作系统自动应答文件。

提示1：本手册为了易读，所有敏感信息也在此配置文件中声明，强烈建议使用Gitlab项目变量进行定义，避免敏感信息泄漏。
提示2：以下代码示例已经过删减，完成代码请从Github获取。

# 环境变量定义，生产环境不建议在此配置敏感定义（例如：密码）variables:  DOCKER_DRIVER: "overlay2"  GITLAB_TOKEN: "xxxxxxxxxxxxx"# 定义用于执行packer、govc和genisoimage的Docker镜像，需要提前构建  PACKER_DOCKER_IMAGE: "harbor.corp.local/library/packer-gitops:v1.0"# 定义用于创建模板的vCenter相关信息，密码部分推荐在Gitlab的项目变量定义，以提高安全性。  VC_SERVER: "vcenter.corp.local"  VC_USERNAME: "Administrator@vsphere.local"  VC_PASSWORD: "VMware1!"  VC_DATACENTER: "Labs-DC02"  VC_CLUSTER: "DC02-Cluster"  VC_CONTENT_LIBRARY: "DC02-VM-Templates"  VC_FOLDER: "Templates"  VC_DATASTORE: "SSD_DATASTORE"# 定义VM相关配置  VM_NETWORK: "vlan100"  VM_CPU: 2  VM_MEM: 4096  VM_DISK: 81920  VM_VIDEO_RAM: 16384  VM_HW_VERSION: 17# 定义安装光盘的存储路径，Winodws系统需要根据安装光盘的不同调整自动应答文件。# -----此处省略部分代码，从github中获取完整代码------   OS_CENTOS8_ISO: "[SSD_DATASTORE 0-ISO/CentOS-8.2.2004-x86_64-dvd1.iso"  OS_WINDOWS2016_ISO: "[SSD_DATASTORE] 0-ISO/cn_windows_server_2016_vl_x64_dvd.iso"# 定义CentOS8自动应答光盘的存储路径，每次编译会自动覆盖之前版本。  OS_CENTOS8_KS_ISO: "[SSD_DATASTORE] 0-ISO/centos8-ks.iso"  OS_CENTOS8_GUI_KS_ISO: "[SSD_DATASTORE] 0-ISO/centos8-gui-ks.iso"# 定义VMware Tools安装路径  OS_WINDOWS_VMTOOLS: "[SSD_DATASTORE] 0-ISO/VMware-tools-windows-11.1.5.iso"# 定义Windows系统使用pvscsi驱动的路径，此文件只能同时被一个VM挂载，需要为每个Windows系统配置一个文件。  OS_WIN2016_DRIVER: "[SSD_DATASTORE] 0-ISO/win2016-pvscsi-Windows8.flp"# 定义GOVC环境变量，用于上传CentOS8自动应答的ISO（ks.cfg）  GOVC_URL: ${VC_SERVER}  GOVC_USERNAME: ${VC_USERNAME}  GOVC_PASSWORD: ${VC_PASSWORD}# 此配置用于定义Linux root和ops用户、Windows Administrator和ops用户的密码,密码推荐在Gitlab的项目变量定义，以提高安全性。  LINUX_SSH_PASSWORD: "VMware1!"  WINDOWS_PASSWORD: "VMware1!"# 此变量用于定义虚拟机名称，最终会以-latest作为后缀存储到vCenter内容库中。  CENTOS8_VM_NAME: "CentOS8"  WIN2016_VM_NAME: "Win2016"# 定义Windows安装KEY，根据不同的安装版本配置。  WIN2016_KEY: "XXXXX-XXXXX-XXXXX-XXXXX-XXXX-XXXX"  WIN2019_KEY: "XXXXX-XXXXX-XXXXX-XXXXX-XXXX-XXXX"#定义CI/CD的阶段，devliver阶段用于生成版本号，validate阶段用于验证packer配置文件是否正确，build-iso阶段用于CentOS8的ISO制作，并自动上传到共享存储中，，build阶段用于模版构建，list-library阶段用于列出内容库模版。stages:  - deliver  - validate  - build-iso  - build  - list-library#采用语义版本管理，基于commit消息增加版本号和生成Release文档，此阶段不会进行打包和部署，仅仅是添加版本tag。deliver:  image:    name: harbor.corp.local/library/sematic-delivery-gitlab:9.1.0    entrypoint: [""]  stage: deliver  only:    - master  script:    - semantic-delivery-gitlab --token ${GITLAB_TOKEN}#此阶段用于验证packer配置文件是否正确。packer-validate:  image:    name: ${PACKER_DOCKER_IMAGE}  stage: validate  script:    - packer validate ./CentOS8/centos-vsphere.json    - packer validate ./Win2016/win2016-vsphere.json  only:    - tags  dependencies:    - deliver#此阶段用于构建CentOS8所需的ISO文件，并上传到vSphere存储中(自动覆盖之前版本)。#for CentOS8。CentOS8-ks-iso-build:  image:    name: ${PACKER_DOCKER_IMAGE}  stage: build-iso  script:    - cd CentOS8    - sed -i 's/__PASSWORD__/'"${LINUX_SSH_PASSWORD}"'/g' ./ks.cfg    - genisoimage -o centos8-ks.iso -V "OEMDRV" ./ks.cfg    - govc datastore.upload -ds ${VC_DATASTORE} centos8-ks.iso 0-ISO/centos8-ks.iso  only:    changes:      - CentOS8/ks.cfg# -----此处省略部分代码，从github中获取完整代码------ #此阶段用于生成虚拟机模板，模板名基于job中变量定义，最终模板使用-latest最为后缀。#for CentOS8。packer-build-CentOS8:  image:    name: ${PACKER_DOCKER_IMAGE}  stage: build  variables:    VM_NAME: ${CENTOS8_VM_NAME}  script:     - cd CentOS8    - packer build --force centos-vsphere.json  only:    - tags  dependencies:    - packer-validate# -----此处省略部分代码，从github中获取完整代码------ #for Windows Server 2016。packer-build-Win2016:  image:    name: ${PACKER_DOCKER_IMAGE}  stage: build  variables:    VM_NAME: ${WIN2016_VM_NAME}    OS_WINDOWS_DRIVER: ${OS_WIN2016_DRIVER}  script:     - cd Win2016    - sed -i 's/__PASSWORD__/'"${WINDOWS_PASSWORD}"'/g' ./Autounattend.xml    - sed -i 's/__LICENSEKEY__/'"${WIN2016_KEY}"'/g' ./Autounattend.xml    - packer build --force win2016-vsphere.json  timeout: 120m  only:    - tags  dependencies:    - packer-validate# -----此处省略部分代码，从github中获取完整代码------ #list vcenter content library。list-content-library:  image:    name: ${PACKER_DOCKER_IMAGE}  stage: list-library  script:     - govc library.info -json ${VC_CONTENT_LIBRARY}/*  only:    - tags

标准git commit消息格式

标准且规范的commit消息不仅可以保证版本历史的可读性，还可以了解每次变更的内容和影响范围，并会自动在Release页面生成文档，所以，强烈建议采用标准的commit消息格式和内容。

fix: 当修复代码问题时，使用此标记。示例：fix: 修复Windows模版ISO文件错误。版本号变化：1.0.0->1.0.1

feat: 当新增功能或模版时，使用此标记。示例：feat: 增加Photon模版。版本号变化：1.0.0->1.1.0

[skip ci] 当不希望自动执行CI/CD时，在消息中增加此标记。示例：fix: 更新ReadME.[skip ci]。版本号变化：无变化

验证执行过程和结果

当提交变更后，Gilab CI/CD会基于.gitlab-ci.yml中的配置自动执行流水线，整个过程分为2组5个步骤：

  1. 执行语义版本管理，为代码增加tag标记；

  2. 基于tag执行packer配置文件验证、CentOS8自动应答ISO构建、镜像构建和列出内容库内容；

流水线执行过程如下图所示，共花费25分钟时间，完成8个模版的自动化构建：

登录vCenter内容库查看模版更新：

添加定时任务

在Gitlab CI/CD的计划中，添加一个每周/月的定时执行计划，添加完成后如下图所示。

[可选]Windows镜像集成最新补丁

在模版构建过程中，Windows的构建时间最长，某些情况下长达2个小时，可能会触发Gitlab CI/CD的超时和Packer的超时机制，导致任务失败。为提高模版构建效率和降低出错率，建议自行封装带有最新补丁的模版，下面是大致的制作过程，共参考。

  1. 下载DISM++工具（国人制作，图形化操作）；

  2. 解压缩系统安装光盘到目录中（d:\win2016-iso），并提取解压目录下\sources\install.wim文件，拷贝到另一目录中（d:\win2016-iso）；

  3. 打开DISM++工具，载入install.wim文件，挂载路径需提前创建（d:\win2016-iso\mnt）；

  4. 选中载入的install.wim系统，打开会话；

  5. 使用系统安装光盘安装系统，并执行系统更新，更新完成后在已安装系统更新中（添加/删除程序）找到安装的补丁版本号；

  6. 登录到https://www.catalog.update.microsoft.com/网站，基于版本好下载补丁的msu格式文件，保存到目录中（d:\win2016-iso\msu）；

  7. 在DISM++工具页面，控制面板->更新管理->添加（d:\win2016-iso\msu），并执行安装，等待安装完成（时间较长）；

  8. 补丁安装完成后，DISM++->文件->另存为映像(d:\win2016-iso\new.wim)存储新的映像；

  9. 使用new.wim替换系统安装盘解压缩目录的install.wim（名称必须是install.wim）；

  10. DISM++->常用工具->工具箱->ISO生成器，源选择替换install.wim文件的系统安装盘加压缩目录，目标选择d:\win2016-iso\目录，并指定新光盘名称和添加标签；

  11. DISM++->文件->卸载映像；

  12. 包含指定补丁的系统安装光盘制作完成；

  13. 上传新的ISO到共享存储中，并修改.gitlab-ci.yml文件使用新的ISO镜像路径。

提示1：DISM++虽然提供系统更新的功能，但是针对Windows Server系统似乎不正常，所以建议使用手工添加补丁的方式。

提示2：通过DISM工具还可以将pvscsi的驱动添加到安装光盘中，这样就无需额外添加pvscsi驱动。

完成

至此通过Gitlab CI/CD、Govc和Packer实现了vSphere环境下的模版GitOps，以后只要修改了相关配置文件，就会自动执行模版构建，由于此构建是并发执行的，效率非常高，最后，祝大家可以轻松工作和快乐生活。

来源：

https://www.toutiao.com/i6882207358122983948/

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