OpenShift在企業中的實踐：PaaS DevOps 微服務(第2版)（簡體書）

本書第 1 版於 2019 年 10 月出版後受到了廣大讀者的歡迎，並在 2020 年 4 月進行了重印。第 1 版以 OpenShift v3 為主，介紹了少量的 OpenShift v4 特性。隨著技術的迭代和發展，現在 OpenShift v4 已經成為主流，為了使讀者獲取最新的知識，我們對全書基於OpenShift v4 進行了重寫。為了控制篇幅，將部分 v3 版本中有價值的內容放置在 GitHub 上供讀者參考。

作為本書的作者，魏新宇和郭躍軍（現就職 VMware）分別在 2017 年前後正式加入紅帽公司，彼時正值紅帽開始在國內推廣 OpenShift v3。在接觸 OpenShift 之初，我們就意識到它會將企業的 IT 建設提升到一個新的境界，也將是一個非常有前景的技術堆棧，於是投入了大量的精力來學習 OpenShift 生態圈的相關技術，並結合 DevOps、微服務推出了一些解決方案。

我們有幸參與了多個紅帽 OpenShift 項目，在項目中得到了紅帽領導們的大力支持，尤其是紅帽全球副總裁兼大中華區總裁曹衡康（Victor Tsao）。此外，我們也從客戶身上學到了很多。在和客戶及專家們的多次交流中，我們看到了企業的真實需求和我們的不足，並在項目中不斷提高自己、完善方案。這些客戶包括（但不限於）：中國信息通信研究院云計算技術研究員杜嵐、原中國農業銀行研發中心專家羅水華、中國農業銀行研發中心云計算團隊經理彭尚峰、招商銀行云計算架構師羅文江、系統架構師高嵩、招商局集團數字化中心技術專家山金孝、中國銀聯云計算專家劉世民、中國大地保險信息科技部總經理助理韓永軍、農銀人壽基礎架構處經理 / 架構師黃彬、原安達人壽香港 Head of IT 張毅、ING Australia DevOps 總監高暉、原興業數金云原生技術專家潘曉華、海信集團 IT 與數據管理部 / 技術開發部長單奇聰、寶馬中國 IT 經理魏凈輝、中國民航信息網絡股份有限公司運行中心中間件團隊經理張俊卿。在此，我們衷心地感謝各位領導給予我們的指導和幫助！

目前市面上已經有很多介紹 Kubernetes 和容器技術的書籍，OpenShift 的技術博客、參考文檔也不少，但大多停留在單一技術的功能介紹和使用層面上，無法完整地描繪企業數字化轉型路線。在多年項目的錘煉中，我們積累了很多幫助企業實現數字化轉型的實踐經驗，為了讓這些經驗能夠幫助更多的企業，我們決定合著一本真正從實踐落地角度出發的書籍，將紅帽的開源技術和企業數字化轉型的需求相結合，為企業的數字化轉型拋磚引玉。

本書收錄了魏新宇此前所寫的技術文章，這些文章最初在 IBM DeveloperWorks 中國網站發表（注：IBM DeveloperWorks 現已更名為 IBM Developer），文章列表為：

u 《使用 Istio 實現基於 Kubernetes 的微服務架構》

u 《通過 Kubernetes 和容器實現 DevOps》

u 《OpenShift 中容器多網絡平面選型》

贊譽

推薦序

再版前言

致謝

作者介紹

第1章　通過OpenShift實現企業的數字化轉型1

1.1　企業進行數字化轉型的必要性1

1.2　企業數字化轉型之PaaS2

1.3　企業數字化轉型之DevOps3

1.3.1　從瀑布式開發到敏捷開發3

1.3.2　從敏捷開發到DevOps4

1.3.3　洛克希德·馬丁公司實施DevOps的收益5

1.4　企業數字化轉型之微服務6

1.4.1　微服務架構簡介6

1.4.2　微服務架構的主要類型7

1.4.3　企業實施微服務架構的收益和原則7

1.5　PaaS、DevOps與微服務的關係8

1.6　企業數字化轉型的實現8

1.6.1　什麼是云原生應用8

1.6.2　企業數字化轉型之路9

1.7　本章小結11

第2章　OpenShift技術解密及架構設計12

2.1　OpenShift與Kubernetes的關係12

2.1.1　容器發展史12

2.1.2　OpenShift發展簡史14

2.1.3　OpenShift對Kubernetes的增強14

2.1.4　OpenShift對Kubernetes生態的延伸17

2.2　OpenShift的架構介紹與規劃20

2.2.1　OpenShift的邏輯架構20

2.2.2　OpenShift的技術架構21

2.2.3　OpenShift的部署架構規劃54

2.3　本章小結107

第3章　基於OpenShift構建企業級PaaS平臺108

3.1　OpenShift部署架構參考108

3.2　OpenShift部署與建設要點110

3.2.1　OpenShift部署方式與過程說明110

3.2.2　配置OpenShift離線鏡像116

3.2.3　OpenShift離線部署示例122

3.2.4　OpenShift部署後的配置133

3.3　OpenShift的Worker節點擴容158

3.4　OpenShift集群的升級161

3.4.1　OpenShift的升級策略161

3.4.2　OpenShift的在線升級162

3.4.3　OpenShift的離線升級163

3.5　本章小結165

第4章　OpenShift在企業中的開發實踐166

4.1　開發人員的關注點166

4.2　應用向OpenShift容器化遷移的方法167

4.2.1　OpenShift應用準入條件167

4.2.2　應用容器化遷移流程167

4.2.3　應用容器化方法168

4.2.4　制作容器鏡像的最佳實踐169

4.2.5　本地構建實現應用容器化174

4.2.6　S2I實現應用容器化179

4.3　OpenShift上應用部署實踐195

4.3.1　OpenShift上多種應用部署方式對比195

4.3.2　Deployments與Deployment Config的對比199

4.3.3　自定義指標實現水平擴容200

4.4　OpenShift上部署有狀態應用201

4.4.1　StatefulSet簡介202

4.4.2　OpenShift部署有狀態應用實踐203

4.4.3　在OpenShift上統一管理虛擬機207

4.5　從零開發Operator209

4.5.1　開發Operator的要點209

4.5.2　開發一個Ansible Operator210

4.6　本章小結217

第5章　OpenShift在企業中的運維實踐218

5.1　運維人員的關注點218

5.2　OpenShift運維指導218

5.3　RHCOS的架構與運維實踐219

5.3.1　RHCOS修改配置的幾種方法219

5.3.2　Day1配置展示：通過指定Ignition配置來設定RHCOS的配置220

5.3.3　Day2配置展示：通過MachineConfig方式修改RHCOS的配置221

5.4　OpenShift修改配置後的自動重啟224

5.5　OpenShift中的證書225

5.6　OpenShift運維技巧簡介228

5.7　OpenShift多網絡平面的選擇與配置232

5.7.1　Macvlan靜態IP地址配置方法232

5.7.2　Macvlan動態分配IP地址配置方法236

5.8　OpenShift中Pod的限速238

5.9　OpenShift中項目無法被刪除問題239

5.10　OpenShift集群性能優化241

5.11　OpenShift安全實踐245

5.11.1　主機安全246

5.11.2　OpenShift平臺安全246

5.11.3　鏡像安全248

5.11.4　容器運行安全248

5.12　OpenShift監控系統與改造249

5.12.1　原生Prometheus監控249

5.12.2　OpenShift原生監控系統250

5.12.3　OpenShift原生監控系統的改造256

5.12.4　監控系統的集成260

5.13　OpenShift日志系統與改造263

5.13.1　OpenShift原生EFK介紹263

5.13.2　日志系統改造265

5.13.3　應用非標準輸出日志采集276

5.14　OpenShift備份恢復與容災280

5.14.1　備份容災概述280

5.14.2　OpenShift備份280

5.14.3　容災設計287

5.15　OpenShift的多集群管理289

5.16　本章小結291

第6章　OpenShift在公有云上的實踐292

6.1　OpenShift在公有云和私有云上的區別292

6.2　OpenShift在公有云上的架構模型294

6.2.1　單個PaaS共享架構模型294

6.2.2　公有云服務自維護架構模型296

6.2.3　控制節點托管架構模型297

6.2.4　公有云租戶獨享PaaS架構模型298

6.3　OpenShift在公有云上的部署方式299

6.4　OpenShift在AWS上的實踐299

6.4.1　AWS服務簡介300

6.4.2　OpenShift在AWS上的實踐301

6.5　OpenShift與IaaS的集成322

6.6　OpenShift實現混合云架構324

6.7　本章小結326

第7章　在OpenShift上實現DevOps327

7.1　DevOps的適用場景327

7.2　DevOps的實現路徑328

7.2.1　組織與角色329

7.2.2　平臺與工具330

7.2.3　流程與規範332

7.2.4　文化與持續改進334

7.2.5　總結334

7.3　基於OpenShift實現CI/CD的幾種方式335

7.3.1　使用自定義的S2I模板340

7.3.2　自定義模板實現Binary部署343

7.3.3　在源碼外構建Pipeline349

7.3.4　在源碼內構建Pipeline352

7.3.5　Tekton實現云原生構建354

7.4　在OpenShift上實現持續交付361

7.4.1　OpenShift上的持續交付工具

　介紹362

7.4.2　基於Jenkins實現持續交付372

7.4.3　基於Tekton實現持續交付383

7.5　本章小結389

第8章　DevOps在企業中的實踐390

8.1　成功實踐DevOps的關鍵要素390

8.1.1　定義全景視圖和目標390

8.1.2　標準化的流程和組織391

8.1.3　建立DevOps基石：自動化391

8.1.4　協同工作的文化392

8.2　某大型客戶DevOps案例分析392

8.2.1　客戶現狀及項目背景392

8.2.2　DevOps落地實踐393

8.2.3　實踐收益469

8.3　本章小結470

第9章　基於OpenShift構建云原生471

9.1　什麼是云原生應用471

9.2　輕量級應用服務器的選擇472

9.2.1　輕量級的應用服務器472

9.2.2　如何將應用遷移到輕量級應用服務器473

9.3　云原生的應用開發框架：Quarkus475

9.3.1　傳統Java的困境475

9.3.2　GraalVM的興起476

9.3.3　云原生Java：Quarkus477

9.3.4　編譯和部署一個Quarkus應用479

9.3.5　Quarkus的熱加載484

9.3.6　在OpenShift中部署Quarkus應用程序486

9.3.7　為Quarkus應用添加Rest Client擴展490

9.3.8　Quarkus應用的容錯能力494

9.3.9　Quarks的事務管理 497

9.3.10　Spring Boot應用向Quarkus的遷移498

9.4　云原生分布式集成：Camel-K 499

9.5　云原生的捕獲數據更改：Debezium 503

9.5.1　Debezium項目介紹503

9.5.2　Debezium的功能展示504

9.6　云原生的業務流程自動化：Kogito509

9.7　云原生Serverless：Knative515

9.7.1　Knative簡介515

9.7.2　OpenShift Serverless516

9.7.3　OpenShift Serverless的安裝518

9.7.4　OpenShift Serverless的藍綠發布520

9.7.5　OpenShift Serverless的事件觸發524

9.8　本章小結526

第10章　微服務在OpenShift上的落地527

10.1　微服務介紹527

10.1.1　微服務的特點與優勢527

10.1.2　微服務架構528

10.1.3　企業對微服務治理的需求529

10.2　Spring Cloud在OpenShift上的落地530

10.2.1　Spring Cloud在OpenShift上的實現與原生實現的不同530

10.2.2　Spring Cloud在OpenShift上的實現536

10.3　Istio在OpenShift上的落地551

10.3.1　Istio介紹551

10.3.2　Sidecar的注入553

10.3.3　OpenShift Service Mesh介紹556

10.4　Istio的基本功能562

10.4.1　Istio路由基本概念562

10.4.2　基於目標端的灰度/藍綠發布566

10.4.3　微服務的灰度上線569

10.4.4　微服務的熔斷572

10.4.5　微服務的黑名單574

10.5　對OpenShift上Istio的重要說明577

10.5.1　OpenShift上Istio入口訪問方式的選擇577

10.5.2　OpenShift Router和Istio Ingessgateway的聯系與區別585

10.5.3　Istio配置生效的方式和選擇586

10.6　企業應用向Istio遷移588

10.6.1　使用本地構建方式將應用遷移到Istio的步驟588

10.6.2　三層微服務向Istio中遷移展示590

10.7　Istio生產使用建議595

10.7.1　Istio的性能指標596

10.7.2　Istio的運維建議597

10.8　基於OpenShift實現的微服務總結599

10.9　本章小結601